船用低速二沖程柴油機燃燒室關鍵零部件熱負荷分析.pdf

1、近年來，隨著能源與環(huán)境問題的日益突出，對船舶動力的要求越來越苛刻，傳統(tǒng)船舶動力急需變革。柴油機作為應用最廣泛的船舶動力裝置，一直向高強化、低油耗、低排放、智能化方向發(fā)展。隨著各種新技術及其組合的應用，船舶柴油機的功率密度和強化程度不斷提高，相應地，燃燒室組件所承受的熱負荷越高，對燃燒室組件的可靠性提出了更高的要求。為了分析燃燒室組件的熱負荷狀態(tài)，論文采用流固耦合方法對燃燒室室關鍵零部件進行溫度場和應力場分析。
　　首先，應用三維C

2、FD軟件對某船用低速二沖程柴油機冷卻水系統(tǒng)進行數(shù)值模擬，根據(jù)冷卻液的壓力損失、流場及換熱系數(shù)分布等評估其冷卻性能;對缸內(nèi)工作過程進行數(shù)值模擬，分析燃燒室內(nèi)溫度變化及壁面換熱系數(shù)分布情況;在CFD分析基礎上映射得到燃燒室內(nèi)壁面和冷卻水側換熱邊界條件。
　　其次，建立燃燒室組件模型，將映射得到的熱邊界條件施加到有限元網(wǎng)格上，進而對燃燒室組件進行溫度場分析，獲得額定工況下燃燒室組件穩(wěn)態(tài)溫度場分布和熱流密度分布情況。結果表明，高溫區(qū)域主要

3、分布在缸蓋火力面區(qū)域，且溫度場周向分布不均。燃燒室組件采用“薄壁強背”及鉆孔冷卻的方式有利于提高冷卻效果，增加當?shù)責崃髅芏?，減小熱負荷。
　　最后，在溫度場分析基礎上，考慮機械負荷的影響，對燃燒室組件進行熱-機械耦合應力場分析，最終得到最大爆發(fā)壓力時刻燃燒室組件應力分布及變形情況。結果表明燃燒室組件應力分布主要受熱負荷影響，缸蓋火力面應力值較高，缸套內(nèi)壁面應力較低。燃燒室組件整體變形均勻。
　　通過上述工作，獲得了燃燒室組件