鱼雷热动力系统工作温度整体计算模型及有限元法应用研究

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1、SHIPENGINEERING船舶工程Vol.27No.62005总第27卷，2005年第6期鱼雷热动力系统工作温度整体计算模型及有限元法应用研究万荣华，何长富，彭博（西安精密机械研究所，西安710075）摘要：文章建立了稳态条件下鱼雷热动力系统工作温度整体计算模型，通过算例验证了模型的正确性.用计算模型和有限元法相结合，应用I-DEAS有限元分析软件对重型鱼雷内层气缸套和活塞进行了温度场有限元计算，得到了可信的温度分布结果.关键词：舰船；鱼雷热动力系统；工作温度；整体计算模型；有限元法+中图分类号：TJ630.32文献标识码：A文章编号：1000-6982(2005)06-0032-05St

2、udyofEntireMathematicalModelforWorkingTemperatureofTorpedoThermalPowerSystemandApplicationofFiniteElementMethodWANRong-hua,HEChang-fu,PENGbo(Xi’anPrecisionMachineryResearchInstitute,Xi’an710075,China)Abstract:Inthisthesisanentiremathematicalmodelforworkingtemperatureoftorpedothermalpowersysteminstea

3、dystateisbuiltup.Themodelisverifiedbycalculatingexamples.Basedonthismodelandthefiniteelementmethod,thetemperaturefieldofcylinderlinerandpistonofaheavystyletorpedoarecomputedbytheFEMofI-DEASsoftwareandthecreditabletemperaturedistributionisreached.Keywords:warship;torpedothermalpowersystem;workingtemp

4、erature;entiremathematicalmodel;finiteelementmethod符号表f－把轻型鱼雷活塞当成直肋分析的肋截面面积22Acw－内层燃烧室和冷却水的换热面积/m/m2Agcl－内层气缸套和燃气的换热面积/mfb－把重型鱼雷活塞空腔壁当成直肋分析的肋截22Aclw－内层气缸套和冷却水的换热面积/m面面积/m2Avg－配气阀燃气通道的面积/mHb－把重型鱼雷活塞空腔壁当成直肋分析的肋高2Apg－活塞顶和燃气的换热面积/m度/m2Abot－活塞空腔底部和滑油的换热面积/mLp－把轻型鱼雷活塞当成直肋分析的肋高度/m-1Ccw－燃烧室冷却水平均比热容/Jñ(kgñK)

5、Lc－内层燃烧室长度/m-1Cclw－内层气缸套冷却水比热/Jñ(kgñK)Lcl－内层气缸套长度/m-1-1Cpcg－燃烧室燃气的定压比热/Jñ(kgñK)M"f－燃料质量流量/kgñs-1Dco、Dci－内层燃烧室外径、内径/mM"gc－燃烧室中燃气质量流量/kgñs-1Dclo、Dcli－内层气缸套外径、内径/mM"v－配气阀冷却水质量流量/kgñs收稿日期：2004-02-11；修回日期：2005-08-18作者简介：万荣华（1972-），男，硕士，工程师.主要从事鱼雷热动力系统的研究设计.—32—-1M"clw－气缸套冷却水质量流量/kgñsλb－把重型鱼雷活塞空腔壁当成直肋分析的肋

6、材-1-1M"cw－燃烧室冷却水质量流量/kgñs料导热系数/Wñ(mñK)ηc－把燃烧室环形螺纹通道看成导热肋片时的肋αUαbUbm=mb=效率λfλbfbηcl－把气缸套环形螺纹通道看成导热肋片时的肋QV燃气放－通过配气阀热平衡确定的燃气对配气阀效率的放热量/Jθ0b－肋基温度和周围冷却介质温度差/℃0Tcg－燃烧室燃气理论燃烧温度/KTcg－燃烧室燃气出口平均温度/K1引言Tgclave－缸内加权平均温度/K鱼雷热动力系统是强化程度很高的动力装置，它Tclw1、Tclw2－气缸套进、出口温度/K的一些主要零部组件，如燃烧室、气缸套、活塞组、Tclw－气缸套进、出口水温平均值/K配气阀体和

7、阀座等直接受到高温高压燃气的加热、冲Tcw1、Tcw2－燃烧室进、出口温度/K刷及腐蚀作用，在高温下持久地承受机械及热力负荷，Tcw－燃烧室进、出口冷却水平均温度/K工作条件十分恶劣，往往成为热动力系统设计的一个Tci、Tco－内层燃烧室内、外壁平均温度/K技术难点.深入地研究鱼雷热动力系统中燃气与受热Tcli、Tclo－内层气缸套内、外壁平均温度/K零部件之间、受热零部件与冷却介质之间的换热过程