柴油机缸套耦合传热的仿真研究

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1、分类号：密级：___________________UDC：编号：___________________河北工业大学硕士学位论文柴油机缸套耦合传热的仿真研究论文作者：张盼盼学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：动力机械及工程指导教师：郑清平职称：教授资助基金项目：（必要时填写）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofPowerMachineryandEngineeringSimulationStudyofDieselEngineCylinderLinerCoupledHeatTransf

2、erbyZhangPanpanSupervisor:Prof.ZhengQingpingDecember2016原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或

3、其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着发动机强化程度的不断提高，高效燃烧与合理冷却成为提高整机性能的关键因素。在此基础上，大量研究在模拟仿真领域得到突破，多项、多部件耦合仿真对内燃机工程领域的技术研究发挥重大的作用。为了建立一套有效的仿真方法用于指导内燃机的设计开发，本课题针对一台四缸增压柴油机，通过理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法分别研究了最大

4、扭矩工况和额定工况下的柴油机性能指标。在柴油机流-固耦合传热研究中，综合考虑了发动机机体、缸套壁面、燃烧室侧及冷却水套侧的共同影响。采用多种软件模拟手段，对发动机工作过程进行一维、三维仿真分析，对冷却水套换热进行三维模拟，并将得到的边界条件代入Abaqus中完成耦合系统的温度、应力和形变分析。主要工作包括：（1）建立一维发动机工作过程仿真模型，完成缸压、缸内温度场、换热等一系列缸内燃烧分析，为缸内三维CFD燃烧计算提供进排气的温度、压力、质量流量等必要的参数准备。（2）建立三维燃烧计算模型，完成最大扭矩工况和额定工况的模拟计算，并运用CFD-FEACoupling模块，得到适合耦合的更为

5、准确的燃气侧边界条件。（3）建立三维水套计算模型，得到水套的流场、温度场的变化情况。再次利用CFD-FEACoupling实现水侧边界条件的映射，得到最大扭矩工况和额定工况下的冷却水侧边界条件。（4）基于燃气侧及冷却水侧的换热条件利用Abaqus软件对机体、缸套构成的系统进行流-固耦合分析，得到缸套的温度、应力、形变的分布云图。课题采用顺序耦合法完成了缸内燃烧-机体-缸套-冷却水套耦合系统的整体分析，采用额定功率工况2500r/min和最大扭矩工况1500r/min两个工况作为研究方案，进行有限元计算，结果表明：最大扭矩工况下的温度要稍高于额定工况；机体上部、缸套及水套交界面出现应力集中

6、，并在应力峰值区域产生了较大的形变，使得耦合系统在应力影响下总体呈现扇状变形的趋势。关键字：柴油机流-固耦合CFD数值模拟传热分析IABSTRACTWiththeimprovementofenricheddegree,efficiencycombustionandreasonablecoolingforenginebecomekeyfactorstoimprovetheperformanceofthewholemachine.Basedonthese,lotsofresearchesgetbreakthroughinthefieldofsimulation.Couplingsimulat

7、ionwithmultiphaseormulticomponentplaysamajorroleinthetechnologyresearchofengineengineeringfield.Inordertoestablishaneffectivesimulationmethodusedtoguidedesignanddevelopmentofinternalcombustionengine,thispaperisbasedona