试验与仿真相结合的发动机活塞热负荷分析

借助硬度塞温度测试、数值分析手段,结合对改进前活塞的温度场和热应力的计算,对发动机改进后活塞的热负荷状况进行评估.通过计算活塞传热边界条件,利用有限元分析软件,对活塞进行温度场计算,然后利用试验实测数据对其进行标定,在计算误差小于5%的情况下,得到改进前与改进后活塞在A工况和B工况下的温度场分布,最后进行了对应工况的热应力计算.结果表明在相同工况下发动机改进后活塞最高温度均比改进前活塞低,最大热应力比改进前活塞小.在改进前活塞满足热负荷要求的前提下,改进后活塞满足热负荷要求.     

基于Pro/Mechanica温度载荷下活塞的有限元分析

将活塞简化为对称构件,采用1／4模型,以Pro／Mechanica为分析平台,运用有限元分析方法完成了内燃机活塞在热栽荷作用下的温度场和热流密度分析．仿真结果表明：活塞最高温度出现在活塞顶面,最低温度发生在活塞裙部下端．活塞的主要热量是从活塞环处流失的,活塞最高温度为330℃,大部分温度都在281℃左右,不会因为温度过高使活塞产生过大的热应力变形而影响气环的密封性．活塞的热强度满足设计要求,为活塞优化设计提供了一种简明而有效的新思路．     

活塞航空煤油发动机活塞销孔变形分析

建立某型活塞航空煤油发动机活塞销受力数学模型,分析活塞顶部与活塞裙部连接螺纹位置对活塞销受力的影响。在温度场、热应力和机械应力多场耦合条件下,利用ANSYS软件分析活塞销孔的变形。对螺纹位置改变前后的燃烧室、活塞裙部重要位置点的温度进行模拟和测量。研究结果表明:螺纹位置改变后,活塞销孔变形减小50μm,活塞销磨损状况得到改善;螺纹位置改变前后燃烧效率没有改变,但在多场耦合作用下,燃烧室中间略有凸起。     

排气歧管流固耦合热仿真分析

针对某发动机可靠性试验时排气歧管出现局部开裂问题进行了仿真研究.首先建立流固耦合模型,应用试验所得流场边界条件,计算得到排气歧管温度场及热应力热变形分布.仿真结果表明:排气歧管开裂失效处温度较高、热应力较大导致塑性变形增量大于1%而产生热疲劳破坏.最后根据仿真结果对排气歧管结构进行改进达到减小热应力和塑性变形的目的.     

6110型柴油机活塞温度场及底喷冷却研究

采用三维建模软件Pro/Engineer建立了活塞的三维模型,将模型导入Ansys中进行活塞温度场的数值模拟,得到活塞三维温度场的分布;经过底喷冷却后使得活塞燃烧室中心部位温度降低了34℃,第1环槽和第1环岸温度分别降低了8℃和12℃.活塞的底喷冷却一定程度上对活塞的结构设计和改进提供理论依据.     

基于有限元的发动机受热零件温度场分析

针对490柴油机燃烧室改型后各受热零件热负荷上升的问题,采用有限元方法对其进行温度场的计算分析.在应用VB高级计算机语言编程计算气缸内气体瞬时温度和瞬时放热系数作为有限元热分析边界条件的基础上,用UG软件对活塞、缸盖及缸套进行三维建模,并导入有限元软件ANSYS进行网格划分.在ANSYS软件中采用热分析单元对各零件的温度场进行了模拟计算.结果表明:该机活塞的最高温度出现在受燃气影响最大的燃烧室喉口位置,活塞整体温度分布沿轴线向下逐渐降低,第1道环槽处温度值偏高易出现热故障,在优化设计中应采取冷却或隔热措施;缸盖底板火力面的最高温度出现在受进排气影响最大而冷却困难的鼻梁区;缸套温度沿轴线方向从上往下逐渐降低.     

基于导热特性分析的S195柴油机活塞改进设计

为有效减少柴油机活塞的热负荷,延长其使用寿命,分析了其温度场分布特性,将S195柴油机活塞头部由平直形状改进为浅ω型,并应用ANSYS有限元分析软件,采用三维有限元法,计算S195柴油机活塞在热载荷作用下的温度场和换热情况,比较了改进前后两种结构的导热特性.模拟计算结果表明：改进后活塞平直顶面温度最高值均比以前的低（除ω形凹坑的中心凸起处略高30℃左右）,同时环槽区与裙部的温度也比以前低.更为重要的是,改进后的活塞顶部的温度与第一、第二环槽的温差进一步拉大,使得改进后的活塞通过环槽处的散热动力大大提升.     

脱硫泵机械密封稳态温度场的有限元分析

机械密封温度场研究是热应力分析的基础,是影响机械密封工作寿命与密封性能的主要因素。通过建立密封环有限元模型,提出机械密封动、静环轴对称问题的有限元分析与稳态温度场计算方法,得出了密封环温度分布规律。并对接触面的热流密度、模型与介质的对流换热系数以及热流分配系数等物理量进行了分析。结果显示,温度变化主要集中在靠近内径的接触面附近的局部区域,该区域变形较大,且不利于密封环的散热。     

微槽群内汽液界面温度分布的红外热成像

采用红外测温仪测量了液体工质在受热微槽表面的温度场分布,实验研究结果表明:相同深度条件下,较窄的微槽液体工质温度分布较均匀;相同宽度条件下,深度对微槽内液体工质温度分布的影响不大.在较小的热流密度条件下,深度相同时,较窄的微槽汽液界面平均温度较低,宽度相同时,深度的变化对汽液界面平均温度的影响不明显;在较大的热流密度条件下,深度相同时,较窄的微槽汽液界面平均温度较高,宽度相同时,较浅的微槽汽液界面平均温度较高.     

常规螺杆钻具定子衬套的热力耦合分析

基于传热学原理,采用有限元法分析橡胶衬套的热力耦合效应,讨论衬套温升的物理机理.分析衬套的温度场分布特点及热应力应变规律;研究橡胶硬度、泊松比以及静压、转子转速、地层温度、压差对衬套温升的影响.研究结果表明:均匀温度场的温升越高,衬套的热应力和变形就越大;衬套的非均匀温度场呈椭圆形分布,温度梯度较大;衬套的温升、最大热应力及变形量随着橡胶硬度、泊松比、地层温度的增大而减小,随静压、压差的增大而增大.通过与现场失效实例对比,验证了分析结果的正确性和可靠性.