基于多物理場耦合的柴油機(jī)仿真模型研究與聲學(xué)性能優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、高強(qiáng)化柴油機(jī)是今后發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)發(fā)展的主流，而發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化后所出現(xiàn)的可靠性問題與振動(dòng)噪聲問題也日益凸顯，解決這些問題成為內(nèi)燃機(jī)工作者面臨的重要責(zé)任。本文結(jié)合數(shù)字化仿真技術(shù)與試驗(yàn)分析技術(shù)對多物理場耦合條件下的柴油機(jī)可靠性與NVH性能進(jìn)行了深入地研究，取得了顯著的成果。
　　建立了柴油機(jī)結(jié)構(gòu)件與冷卻水套的流固耦合計(jì)算模型，采用沸騰傳熱模型詳細(xì)分析了柴油機(jī)在高熱負(fù)荷下的散熱性能，并以水套傳熱計(jì)算的結(jié)果為邊界條件計(jì)算了柴油機(jī)主要結(jié)構(gòu)件的溫度場與

2、應(yīng)力場。在此基礎(chǔ)上，對發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水套進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了冷卻系統(tǒng)的散熱性能，改善了結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力分布狀況。
　　對發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在復(fù)雜耦合邊界條件下的疲勞強(qiáng)度性能進(jìn)行了深入研究，建立了帶液力潤滑軸承模型的曲軸多體動(dòng)力學(xué)耦合計(jì)算模型，通過對比不同軸承模型的計(jì)算結(jié)果證明了軸承熱力學(xué)性能對軸系動(dòng)力學(xué)性能預(yù)測的重要性。以熱彈性液力潤滑軸承的曲軸多體動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，研究了曲軸的動(dòng)態(tài)應(yīng)力分布與疲勞強(qiáng)度性能，結(jié)合曲軸疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)證明了曲軸數(shù)字化

3、分析模型在曲軸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)中的重要性。
　　首次將波束形成法應(yīng)用于識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲源，大幅提高了噪聲源識(shí)別的效率與準(zhǔn)確性。通過建立運(yùn)動(dòng)件多體動(dòng)力學(xué)與液力潤滑軸承耦合的整機(jī)計(jì)算模型對發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲性能進(jìn)行了預(yù)測，并對通過發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)與噪聲測量結(jié)果驗(yàn)證了計(jì)算模型的可靠性。以噪聲預(yù)測結(jié)果為基礎(chǔ)，通過模態(tài)追蹤法、形貌優(yōu)化法對發(fā)動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)件的噪聲性能進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，大幅降低了結(jié)構(gòu)件的輻射噪聲。
　　通過測量柴油機(jī)的缸內(nèi)燃燒狀態(tài)、表面振動(dòng)加速