6E150C型柴油机活塞温度场的理论计算与试验研究

为解决 ６Ｅ１５０Ｃ型柴油机在使用过程中出现的拉缸现象，通过采用有限元计算分析和硬度塞实机测量相结合的方法，找出了该机拉缸的主要原因是活塞温度场不合理，活塞第一道环槽温度已高达２４７℃，为改善该机温度场提出了几种冷却方案，研究了不同冷却方案对活塞温度场的影响，并从中选择出了最佳冷却方案。通过６００多小时实机运行，消除了拉缸现象．     

冷却油腔位置改变对活塞温度场的影响

研究活塞冷却油腔位置改变对活塞温度场的影响.采用Pro/E软件建立德国1015型柴油机活塞的有限元模型(FEM).在性能计算的基础上确定了活塞顶等部位的热边界条件.利用ANSYS软件研究活塞振荡冷却油腔位置改变后,活塞各关键部位温度的变化规律及其对冷却油腔位置的敏感程度.结果表明,冷却油腔位置对活塞各部位温度的影响规律有较大的差别.冷却油腔位置改变对活塞第一环槽影响最大,不仅温度的变化速度有极值点,而且通过移动冷却油腔可以使第一环槽的温度降低约30℃.     

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.     

柴油机活塞温度场有限元分析的简单方法

活塞是柴油机最主要的零件之一,寻求活塞正确而可靠的温度场计算方法,是提高柴油机可靠性与寿命的重要途径．文章论述了活塞热分析的理论基础,建立了活塞三维有限元模型．采用经验公式计算活塞换热系数,并对其进行了温度场分析计算,得到了活塞的三维温度场分布特征．结果表明此计算方法简单,可以用于活塞温度场分析计算．     

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.     

基于APDL语言的活塞热应力分析

活塞是发动机的核心,工作环境极其恶劣.活塞顶部直接承受高温燃气作用,容易形成不均匀的温度梯度,产生较大的热应力造成活塞受损,活塞的运行可靠性直接影响发动机的使用寿命.基于ANSYS的APDL语言,建立了活塞有限元模型,应用第三类边界条件施加活塞边界温度和换热系数,对活塞进行温度场和热应力分析,分析计算结果,得到活塞温度场、热流密度和热应力分布规律.结果表明活塞燃烧室边缘温度最高,第一环槽处热流密度最大,活塞环槽处和燃烧室边缘热应力相对较大.为活塞的结构设计和可靠性分析提供了参考.     

非对称活塞稳态温度场的维有限公司

在微机上对ＺＨ１１０５Ｗ型非对称柴油机活塞进行三维稳态温度场的有限元分析，规模为４９１１个节点、３４９８个８节点六面体等参元，通过调整活塞表面对流换热系数和环境温度的分布，使１２个测点温度与计算温度场中对应点温度差控制在一定范围内，调整的最后结果，拟合误差在１％以内，根据最后计算结果绘出不同截面的等温线，还进行了温度分布分析。     

柴油机活塞温度场试验研究及三维有限元分析

用试验手段测取了CA6110／125Z型柴油机活塞特征点的温度值。在此基础上，用三维有限元法计算其温度场，并对该活塞的工作状况作了分析，计算结果显示，活塞特别是第一道环槽 度过高是导致柴油机长时间运转后出现活塞环胶结和活塞产生裂纹的原因。计算还表明，三维有限元法能为内燃机零部件的设计改进提供很好的理论依据。     

5kW自由活塞斯特林发电机动磁直线电机冷却

为解决大功率直线电机的温升问题,设计了匹配自由活塞斯特林发电机用的动磁直线电机,并建立电机的三维温度场分析模型.该模型考虑实际电机中铜耗、铁耗、涡流损耗等因素,对线圈绕组进行了等效分析,模拟计算结果和实验结果符合较好,表明了模型的准确性.结合一台输出功率为5kW的斯特林发电机结构特性,设计了一种既满足冷端换热器换热需要又实现直线电机冷却的双用式冷却结构.利用该模型计算得到了电机各个部件的温度分布情况,并与实验结果进行对比验证,具有较好的一致性.与常规冷却结构进行比较分析,结果表明该双用式冷却结构对于线圈、磁铁等结构冷却性能更优.     

考虑进气效应和非线性接触的活塞瞬态应力研究

针对经验公式计算活塞顶面传热边界不准确和热应力计算中引入位移约束产生人为应力集中的问题,采用燃烧模拟和有限元方法构建非线性接触对,研究活塞瞬态应力。首先,燃烧模拟仿真得到活塞顶面传热边界条件,并实现向有限元模型的瞬态映射;然后,用非线性接触模拟热和力在构件间的传递,对比有、无进气冷却效应下的活塞瞬态温度场,结合测温试验进行温度场验证,对比有、无非线性接触的活塞热应力场;最后,结合机械负荷,进行在交变热-机械负荷作用下的活塞瞬态应力场分析。计算结果表明:采用燃烧模拟和有限元方法进行活塞瞬态温度场研究,能更准确地反映活塞顶面温度在时间上的波动和空间上的不均匀;非线性接触改善了施加位移约束产生的人为热应力集中问题,对比排气侧,活塞进气侧的热应力高出11.9%;热机耦合应力不是热应力和机械应力的简单叠加,且热、机械应力有一定程度的相互抵消。