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《某汽油机气缸盖循环瞬态温度场计算》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、成都,2007年8月中国内燃机学会燃烧净化节能分会2007年学术年会论文集某汽油机气缸盖循环瞬态温度场计算郭立新,杨海涛,夏兴兰(无锡油泵油嘴研究所,江苏无锡214063)摘要:发动机在稳定工况运行时,气缸内气体温度呈现剧烈周期性变动,气缸盖也将发生一定的温度波动。本文以某汽油机气缸盖为研究对象,借助ANSYS软件,计算了标定工况下气缸盖循环瞬态温度场。计算结果显示:在一个循环内,该汽油机气缸盖燃烧壁面最高温度极大值出现在压缩冲程上止点后38°CA,约为237℃;极小值出现在压缩冲程上止点前20°CA,约为230℃;不同曲轴转角,气缸盖和缸内气体之间热量交换方向有所差异;气缸盖燃烧室壁面
2、周期性温度波动深度在2mm以内,超过2mm温度趋于平稳。关键词:汽油机;气缸盖;循环瞬态温度场NumericalSimulationofThecyclicTransientTemperatureFieldinaGasolineEngineCylinderHeadGuoli-xin,Yanghai-tao,Xiaxing-lan(WuxiFuelInjectionEquipmentResearchInstitute,WuxiJiangsu,214063)Abstract:Whentheinternalcombustionenginerunsinsteadycondition,gastemp
3、eratureinthecylindervariesperiodically,andtemperatureincylinderheadwillalsovaryperiodically.Inthispaper,thecyclictransienttemperaturefieldincylinderheadofagasolineengine,whichrunsinratedconditions,isanalyzedbyANSYS.Theresultsshowthatthemaximalvalueofthehighestwalltemperatureincombustionchamberis2
4、37℃,whichappearsatATDC38°CAofcompressionstroke;theminimalvalueis230℃,whichappearsatBTDC20°CAofcompressionstroke.Orientationofheadtransferbetweencylinderheadandgasinthecylinderisdifferentateverycrankangle.Withtheincreaseofthedistancefromwallcombustionchamber,thecyclicswingofwalltemperatureincylind
5、erheadwilldecrease.Whenthedepthexceedsabout2mm,anobvioustransienttemperaturevariationcanhardlybeseen.KeyWords:gasolineengine;cylinderhead;thecyclicTransientTemperatureField在发动机一个循环内,气缸盖温度分布、变化规律。0引言1导热微分方程在发动机受热零件的热负荷分析时,近似认为[2]稳定工况下气缸盖温度分布为稳态,即气缸盖温度三维瞬态温度场微分方程如下:不随时间变化,这样往往不能完整准确地反映气缸∂∂T∂∂T∂∂T∂T
6、盖温度场信息。发动机运转时,气缸内气体温度呈[KX]+[KY]+[KZ]+ρQ=ρc∂∂X∂∂Y∂∂Z∂tXYZ现剧烈周期性变动,气缸盖温度也将发生一定周期性波动,虽然只涉及燃烧室壁面厚度方向不深的温(1)[1]度波动,却在燃烧室壁面产生高频波动热应力。式中:KX、Ky、Kz为材料各方向导热系数;波动热应力本身不是很高,但与稳定热应力叠加在一起,也可能使材料发生高频热疲劳,加速高温蠕T为温度;ρ为材料密度;Q为内部热源密度;c为变,导致燃烧室壁面薄层内产生网状裂纹,导致材材料比热;t为时间。料疲劳破坏。因此,在现代发动机设计中,需要详气缸盖温度场计算采用第三类边界条件后,方细了解气缸盖燃
7、烧室壁面的温度分布、变化规律,程简化为如下形式:以便在材料强度许用范围内,优化设计。∂T∂T∂TKn+Kn+Kn=α(T−T)XXYYZZ0本文以某汽油机气缸盖为研究对象,使用有限∂X∂Y∂Z元分析软件ANSYS,详细地分析了在标定工况下,(2)作者简介:郭立新(1975-),男,黑龙江省宾县人,工程师,研究方向:发动机热负荷、燃烧过程及结构强度计算分析。E-mail:guo_lixin@163.com成都,2007年8月中国内燃机
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