热障涂层对活塞材料平板温度场的影响规律研究

为了简化隔热涂层对活塞温度场影响研究的试验设计方案，并给实际活塞的隔热涂层设计提供设计依据，以活塞材料制成的平板为研究对象，通过数值仿真分析和试验验证的方法，探究隔热涂层对平板表面温度场的影响规律，并对某型汽油机平顶活塞进行仿真计算，分析活塞表面形状的影响，验证平板研究中所获规律对活塞模型的适用性。结果表明，数值分析结果与试验所得规律有着很好的吻合度，两者的误差在10%以内；活塞设计中可利用仿真方法进行初步计算，用以指导试验设计，优化试验温度测量布点，降低试验工作量及成本；隔热涂层对活塞材料制成的平板有着显著的隔热效果，涂层的导热系数越小，厚度越大，隔热效果越佳；选用热障涂层时应优先考虑导热系数小于8 W/(m·K)的材料，且对于ZrO₂涂层，厚度每增加0.1 mm,活塞基体表面温度降低4～5 K,尤其厚度在0.2～0.4 mm段隔热效果改善最为显著。