发动机中的传热及数值建模

摘要

由于发动机内工作过程非常复杂、影响因素众多,对发动机内传热及热负荷的研究目前主要还是采用实验测试的方法.该文结合长安汽车发动机实际开发项目,开发、设计和试制了发动机温度测试数据采集系统.发动机台架试验的采集参数包括:发动机转速,扭矩,机油温度,进水温度,出水温度,出水流量,进水绝对压力,出水绝对压力,进气温度,进气绝对压力,进气流量,40路缸体、缸盖温度等.发动机温度采集系统由前端采集转换模块(ADAM模块)、通讯模块(ADAM 4520)和专用采集软件组成,适用于恶劣环境的工业现场数据采集和信号处理.ADAM模块将各种传感器的原始信号转换为数字信号,计算机通过RS485通讯将ADAM模块中的信息读入、处理,数据采集处理效率高,系统结构简单,可靠性和稳定性好.

目录

文摘

英文文摘

主要符号说明

1绪论

1.1引言

1.2发动机传热与热负荷

1.2.1发动机的热负荷对可靠性与耐久性的影响

1.2.2发动机零部件热负荷的预测

1.2.3发动机气缸内的燃烧与传热

1.3发动机传热与数值建模现状

1.3.1国内外研究现状

1.3.2本课题研究的主要内容

2传热问题的有限元分析基础

2.1有限元分析方法介绍

2.1.1变分法

2.1.2加权余量法

2.1.3平面温度场“变分”方程的推导

2.1.4轴对称温度场“变分”方程的推导

2.1.5三角形单元分析

2.1.6平面温度场单元的变分计算

2.1.7轴对称温度场单元变分计算

2.1.8有限单元法的总体合成

2.2稳态温度场有限单元法的求解

2.2.1非零元素宽度(N0[1]+1)的确定

2.2.2主对角线元素K11地址N[1]的确定

2.2.3元素总贮量S的确定

2.2.4任意非零元素Klp地址的确定

2.2.5下三角系数阵[K]的形成和存贮

2.2.6钜阵元素运算的判别条件

2.2.7顺追赶结果上三角阵的存贮

2.2.8节点编号对系数阵[K]元素存贮量的影响

3发动机中的传热及温度测试

3.1发动机温度测试概况

3.1.1发动机温度测试介绍

3.1.2测温软件系统主要功能:

3.1.3测温系统的主要技术指标

3.1.4发动机测温孔的加 工

3.2发动机热负荷测试

3.2.1工况测试结果

3.2.2燃烧分析测试结果

4发动机受热零部件的传热数值分析

4.1发动机的传热过程

4.1.1燃气对燃烧室壁面间的换热

4.1.2壁面与冷却介质之间的换热过程

4.2发动机缸壁的传热数值分析

4.2.1发动机气缸壁传热模型

4.2.2缸壁内外表面边界条件及数值计算结果

4.3发动机活塞的传热数值分析

4.3.1发动机活塞的温度状况

4.3.2发动机活塞的传热模型

4.4发动机缸盖的传热数值分析

4.4.1发动机缸盖传热模型

4.4.2发动机缸盖温度测试结果

4.4.3发动机缸盖传热数值分析

5课题总结

致谢

参考文献

附录一缸体模型单元节点划分及传热分析输入输出文件