活塞开式内冷油腔振荡流动传热特性研究

采用商用软件FLUENT的动网格技术和多相流模型对某活塞开式内冷油腔中的振荡流动特性与传热特性进行了模拟研究,揭示了机油通过率、充油率和换热系数随转速、冷却机油流量的变化规律。结果表明:机油通过率在60%~80%左右;机油填充率与转速和机油流量密切相关;内冷油腔平均换热系数随转速的提高而迅速增大;油腔中机油填充率过多或过少都会导致换热性能的下降。选取50%的机油填充率,可在保证活塞振荡传热效果的前提下,降低了冷却喷嘴的机油流量。     

汽油机活塞内冷油腔振荡冷却特性的仿真研究

为研究汽油机活塞内冷油腔在高转速下的振荡冷却效果,搭建了计算流体力学仿真模型,模拟研究了额定转速下内冷油腔的机油瞬态分布、壁面换热系数和换热速率,分析了机油喷射速度、喷孔直径、机油温度等喷射参数的影响,并采用Box-Behnken组合设计,以换热速率最大化为目标优化了喷射参数。结果表明,换热速率除了受喷射速度和机油温度的交互作用影响外,还与腔内充油率决定的机油振荡状况有关,并可与喷孔直径拟合成抛物线关系。     

活塞双射流入口内冷油腔振荡换热特性研究

为研究活塞双射流入口内冷油腔在活塞往复运动时机油的振荡流动情况和换热效果,基于CFD软件采用动网格研究了双射流入口油腔在瞬态运动条件下冷却机油在油腔内的分布规律和油腔壁面的换热情况,并与相同边界下单射流入口油腔的机油分布和油腔换热能力进行了对比。分析表明,相较单射流入口油腔,双射流入口油腔的机油填充率提升11.5%,平均传热系数提升13.3%,并且机油和壁面传热系数在油腔周向的分布也更均匀。最后将振荡冷却计算的结果映射至活塞温度场边界,分析开设两种油腔的活塞温度场,结果表明,开设双射流入口油腔的活塞顶部温度整体较低,最高温度降低了7℃,顶面副推力侧温度降低明显。     

基于活塞传热与强度分析的内冷油腔的优化

采用内冷油腔冷却可显著加强活塞的传热,但也会影响活塞头部的强度。为系统研究活塞结构与位置参数对活塞传热与结构强度的影响,优化内冷油腔的型式与其在活塞中的位置,以一款高压共轨柴油机活塞为研究对象,结合活塞的温度场测试,建立了活塞流固耦合传热有限元模型,对活塞的传热与结构强度进行了分析。在此基础上,采用正交试验设计法,分析内冷油腔的型式、距顶面距离和表面积3个因素对活塞传热与强度的影响。结果表明:3个因素对最高温度的影响基本相当,但其中表面积的影响最大,距顶面距离稍小,型式的影响最小。适当减小油腔的表面积可改善活塞顶面受热和油腔、回油孔和销座位置的应力集中,并减小变形量。     

活塞开式内冷油腔振荡流动传热特性研究EI北大核心CSCD

采用商用软件FLUENT的动网格技术和多相流模型对某活塞开式内冷油腔中的振荡流动特性与传热特性进行了模拟研究,揭示了机油通过率、充油率和换热系数随转速、冷却机油流量的变化规律.结果表明：机油通过率在60％～80％左右;机油填充率与转速和机油流量密切相关;内冷油腔平均换热系数随转速的提高而迅速增大;油腔中机油填充率过多或过少都会导致换热性能的下降.选取50％的机油填充率,可在保证活塞振荡传热效果的前提下,降低了冷却喷嘴的机油流量.     

增压柴油机内冷油腔活塞结构分析及评价

以增压柴油机振荡内冷却油腔活塞非对称性结构为研究对象,构建了全活塞-活塞销-连杆小头的有限元接触模型,分析了活塞工作条件下的导热耦合关系。确定了当量换热边界条件;进行了在机械-热负荷联合作用下的结构应力及变形分析;为直观反映温度因素对活塞结构强度的影响,提出了对结构应力合理表述的应力-温度散点图评价方法;在此基础上对原有的活塞结构进行了改进。     

对强化柴油机活塞的冷却油腔横截面形状和位置的作用的评价

<正> 将发动机的主要零件,特别是活塞的热负荷控制在适当的限度,是关系到柴油机单位面积功率不断增长的最迫切的任务之一。因此,广泛采用活塞顶部带有冷却油腔,并使冷却油在油腔内振荡以加强冷却具有极大的实际意义。     

内燃机活塞的有限元分析

本文在Pro／MECHANICA环境下，应用有限元分析方法分别完成了内燃机活塞在热载荷和机械载荷作用下的温度场及应力场分析，并在此基础上对活塞进行热结构耦合分析和运行疲劳寿命分析，确定了活塞失效的主要位置，为活塞的改进设计提供了参考。     

内燃机活塞技术的发展

一、活塞的材料1.铸铁从1876年开始直到二十世纪初期,铸铁是活塞的唯一材料。铸铁耐磨性良好、活塞环槽和端环槽脊的磨耗小;由于其热膨胀系数低,可减小活塞与气缸的配合间隙,从而可降低拍击噪音及活塞晃动,也易于控制润滑油消耗、窜气等。而且因其耐热性高,活塞顶部的熔损、     

内燃机活塞的摩擦分析

研究分析类金刚石碳涂层对活塞销及裙部的减摩效果。采用浮动缸套法和弹性流体润滑仿真方法分析活塞裙部摩擦。试验结果表明,类金刚石碳涂层减小了活塞销对缸套的摩擦,并且在发动机低转速和活塞销偏置较大的条件下效果尤为明显,尤其减小了上止点和下止点附近的摩擦。弹性流体润滑仿真证实,类金刚石碳涂层活塞销能够影响活塞的运动,减小活塞裙部与缸套之间的接触压力。     

柴油机活塞内冷油道CAE优化设计

本文针对国内某款柴油机活塞在售后市场上较大范围出现活塞开裂穿孔等失效问题,对柴油机活塞内冷油道位置及结构尺寸进行优化设计,采用ANSYS软件对优化方案进行CA E模拟分析,通过对活塞温度及温度-结构耦合应力结果对比分析研究,对柴油机活塞内冷油道进行设计优化,通过台架试验和市场应用验证,有效降低了柴油机活塞开裂穿孔等失效风险和售后市场赔偿率。     

高强化柴油机铝合金活塞承载特性研究

重点研究某高强化柴油机铝合金活塞在典型服役工况下温度和应力随时间和载荷的变化行为,明确热机械载荷作用下活塞的承载规律,为活塞寿命预测模型建立提供依据,同时为材料研制提供载荷约束。首先建立了活塞有限元分析模型,利用温度及应力测试数据对模型进行了标定,进而基于该模型计算了标定工况稳态条件下以及怠速工况与标定工况交替变化条件下活塞温度和应力的变化规律。仿真结果表明:在工作循环内,活塞顶面温度波动幅值在28℃以内,由此引起的热应力波动幅值达到35 MPa左右,因此在活塞疲劳寿命预测时工作周期内高频热负荷的影响不可忽略;燃烧室喉口在热载荷作用下呈现压应力,在机械载荷下呈现拉应力,热机耦合载荷会导致沿销孔方向出现拉应力,沿主副推力面方向呈现压应力;在怠速工况与标定工况交替变化条件下,活塞喉口载荷变化最明显,应力与温度的变化率相关,应力幅值较高,该区域易发生低周疲劳损伤。     

某柴油发动机活塞及其内冷油道的设计

为了设计出合理的活塞内冷油道,建立了活塞的三维实体模型以活塞及其内冷油道的有限元模型.通过对数十种内冷油道有限元模型的流场分析,确定了油孔内冷道形状对活塞冷却性能的影响,通过分析活塞整体温度场,确定了内冷油道的安放位置,得到了合理的活塞内冷油道设计方案.     

用有限单元法对内燃机活塞结构分析

由于以有限单元法为代表的结构分析法的进展,使内燃机活塞的温度分布和应力分布已能用分析的方法来求得。但是,要确立活塞结构模型化和制定热边界条件及约束条件这种模拟技术,就要多做实验和分析工作。这次在研制新的活塞时,由于努力确立这种方法,结果所获得的分析结果与实测值很一致。 由于采用这种方法在试验前就能予先知道温度分布和应力分布,因此,能大幅度地减少研制时间和费用。其次,由于这种方法具有通用性,因而无论是汽油机活塞还是柴油机活塞,均可用此方法进行分析。     

中凸型内燃机活塞的探讨

通过活塞在机械负荷及热负荷作用下的变形计算，提出了能保证活塞与气缸在工作状态中有较好接触的非工作状态时活塞型线的设计依据，并对活塞和缸套定对摩擦副进行润滑计算，最后对国内外厂家几种中凸型活塞进行曲线拟合分析和验证。     

高强化柴油机组合活塞温度场的三维数值模拟

在对PA6—280柴油机的钢顶铝裙组合式活塞的热负荷状况进行分析的基础上,建立了该型活塞的三维热分析模型,并借助于强大的有限元分析软件ANSYS5 5计算分析了活塞的热负荷,得到了与测量结果相吻合的三维温度场。数值结果为进一步进行柴油机活塞的结构改进和优化设计提供了依据。     

活塞结构对活塞强度的影响分析

针对某型号发动机活塞断裂事故,用有限元法研完了活塞结构对活塞机械强度的影响,并进行了相关试验验证。结果表明,活塞销座圆角能够降低活塞边缘10％～20％的峰值应力;活塞销外径尺寸对活塞销座的强度影响最为明显;活塞销孔形状优化也能改善活塞销座强度,但降低了活塞销的强度。     

高强化柴油机活塞异型销孔结构设计与试验研究

针对高强化柴油机活塞,研究了网格数量和活塞销孔棱缘耦合应力的收敛性关系,进行了精确的活塞耦合应力计算;研究了异型销孔结构对活塞应力分布的影响规律;根据耦合应力计算结果,选定异型销孔位置和形状,设计双侧圆锥形异型销孔并进行耦合应力计算,与圆形销孔结构活塞对比可知,异型销孔结构可以大幅度降低销孔棱缘的应力集中,活塞的承载能力有所提高。利用活塞销孔疲劳试验机进行异型销孔活塞的疲劳试验,试验完成1.0×107个循环,活塞销孔表面接触良好,说明双侧圆锥形异型销孔的结构设计满足发动机可靠性要求。