燃烧室耦合系统不稳定传热三维数值分析研究

摘要

本文进行了内燃机燃烧室耦合系统传热三维数值分析的研究，并以汽油机燃烧室为例进行了应用研究。发展了基于润滑油膜为一维热阻的燃烧室耦合系统三维瞬态传热和过渡工况传热的有限元数值分析模型。以LJ377MV汽油机为研究对象，对燃烧室耦合系统三维瞬态传热进行了计算与分析，得出了瞬态传热过程中燃烧室耦合系统每一瞬时的三维温度场，燃烧室耦合系统三维周期性瞬态温度场计算结果显示出，LJ377MV汽油机活塞顶面循环瞬态温度场的波动幅度以及顶面上各点的稳态温度都有较大的影响。文中还进行了燃烧室耦合系统过渡工况下三维非稳定传热的计算，结果显示，发动机启动的过渡工况中，零件系统（特别是燃气侧）要经历较剧烈的温度变化历程。该温度历程会产生很大的准静态热应力。根据耦合系统整体温度刚度矩阵为稀疏矩阵的特点，采用一种基于链表数据结构的稀疏矩阵算法来形成整体刚度矩阵，通过沿对角线选主元的GAUSS消元法，实现了高速求解线性方程组，从而大大提高了计算效率。改善了发动机燃烧室耦合系统三维传热计算程序，模拟得到的LJ377MV汽油机周期性瞬态以及过渡工况温度场，对该型汽油机的优化与改进具有重要的指导意义。