不同材料的发动机缸套热状态及变形仿真.pdf

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1、第40卷第5期2011年lO月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．40No．5Oct．2011不同材料的发动机缸套热状态及变形仿真李迎1孟杨2陈红岩1(1一中国计量学院机电工程学院浙江杭州3100182一沈阳铁路局质量技术监督所)摘要：为了研究不同的缸套材料对其热状态及变形的影响，以某型号柴油机缸套为例，使用有限元仿真软件ANSYS对其温度场、应力和变形进行了三维数值仿真。对比结果表明，在相同的边界条件下，不同材料对热状态及变形的总体分布规律没有影响，但是在数值

2、上有着较大的差另lJ。由此可知，更换缸套材料对发动机的热状态影响较大。该研究对发动机缸套设计有重要的参考价值。关键词：发动机缸套材料热状态变形数值仿真中图分类号：TK422文献标识码：A文章编号：1671—0630(2011)05—0031—04SimulationoftheEngineLiner鸯HeatConditionandDeformationatDifferentMaterialsLiYin91，MengYan92-ChenHongyanl1一CollegeofMechanicalandElectricalEngineeri

3、ng，ChinaJiliangUniversity(Hangzhou，Zhejiang，310018，China)2一QualityandTechnicalSupervisionDepartment，ShenyangRailwayBureauAbstract：Tostudytheimplicationontheengineliner§heatconditionanddeformationatdifferentmaterials，80metypeofthedieselengineliner龟temperature，stressandde

4、formationwasmodeledandsimulatedbythefi-niteelementanalysissoftwarenamedANSYS．Thedatacontrastshowsthatthedistributionruleoftheliner§heatconditionanddeformationarethesameatdifferentmaterials，butthevalueshavegreatdifference．Thisnumericalsimulationresultsareusefulreferencef

5、ortheen百nedesign．Keywords：Dieselliner，Material，Heatcondition，Deformation，Numericalsimulation引言缸套是组成发动机燃烧室的主要部件之一，燃烧过程中缸套内侧温度高达2500℃左右，高温燃气压力达几十个大气压，而外侧为100℃左右的冷却液，其热状态和变形一直是发动机设计中的重要因素之一。柴油机寿命在很大程度上决定于缸套¨J。但是，在发动机研发阶段，缸套的热状态和变形实验很难完成，一是因为其位置和工作条件要求苛刻，二是时间和成本都要很高，所以用理论计算

6、来预测其温度和应力的分布情况是很合理的方法。随着现代计算机技术和仿真技术的13益进步，应用有限元分析软件进行数值仿真成为发动机设计中的重要手段，其结果具有很高的参考价值。迄今为止，国内外学者对缸套热状态的研究已有很多成果，总结了很多经验公式来处理缸套内部复杂的边界条件【2．3J。从理论计算上来看，缸套材料特性对热状态及变形有一定的影响，进而影响到整个发动机的工作状态。但该项影响到底有多大，尚未见报道。本文即针对此问题展开研究和讨论。1缸套数值仿真模型1．1算例发动机参数文中所用发动机主要性能参数及原材料缸套和新材料缸套的特性值分布如表

7、1和表2所示。表中数值由厂家提供。作者简介：李迎(1977一)，女，博士．讲师，主要研究方向为发动机传热与流动等。小型内燃机与摩托车第40卷裹1算例发动机性能参数项目参数值缸径／m0．15行程／m0．16压缩比17额定转速／(r·min。’)2100额定功率／kw200最大转矩转速／(r·rain“)1300最大转矩时功率／kw220有效油耗／(g-(kw·h)“)225平均有效压力／MPa1．77表2缸套材料及特性参数项目原有材料新材料材料名称38CrMoAI钢高硅铝合金导热系298K65彩(w·423K37．6878(m·K)“)

8、523K80298K12．0×10-6150×1046线膨373K13．0×10—616．72×lO一6胀系数／473K13．9X10—616．85x10山k一’573K148×10—617．99×10“弹性模量／GPa