船用低速二沖程柴油機(jī)燃燒室關(guān)鍵零部件熱負(fù)荷分析.pdf

1、近年來，隨著能源與環(huán)境問題的日益突出，對(duì)船舶動(dòng)力的要求越來越苛刻，傳統(tǒng)船舶動(dòng)力急需變革。柴油機(jī)作為應(yīng)用最廣泛的船舶動(dòng)力裝置，一直向高強(qiáng)化、低油耗、低排放、智能化方向發(fā)展。隨著各種新技術(shù)及其組合的應(yīng)用，船舶柴油機(jī)的功率密度和強(qiáng)化程度不斷提高，相應(yīng)地，燃燒室組件所承受的熱負(fù)荷越高，對(duì)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(fù)荷狀態(tài)，論文采用流固耦合方法對(duì)燃燒室室關(guān)鍵零部件進(jìn)行溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分析。
　　首先，應(yīng)用三維C

2、FD軟件對(duì)某船用低速二沖程柴油機(jī)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬，根據(jù)冷卻液的壓力損失、流場(chǎng)及換熱系數(shù)分布等評(píng)估其冷卻性能;對(duì)缸內(nèi)工作過程進(jìn)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(chǔ)上映射得到燃燒室內(nèi)壁面和冷卻水側(cè)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(jìn)而對(duì)燃燒室組件進(jìn)行溫度場(chǎng)分析，獲得額定工況下燃燒室組件穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分布和熱流密度分布情況。結(jié)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(chǎng)周向分布不均。燃燒室組件采用“薄壁強(qiáng)背”及鉆孔冷卻的方式有利于提高冷卻效果，增加當(dāng)?shù)責(zé)崃髅芏龋瑴p小熱負(fù)荷。
　　最后，在溫度場(chǎng)分析基礎(chǔ)上，考慮機(jī)械負(fù)荷的影響，對(duì)燃燒室組件進(jìn)行熱-機(jī)械耦合應(yīng)力場(chǎng)分析，最終得到最大爆發(fā)壓力時(shí)刻燃燒室組件應(yīng)力分布及變形情況。結(jié)果表明燃燒室組件應(yīng)力分布主要受熱負(fù)荷影響，缸蓋火力面應(yīng)力值較高，缸套內(nèi)壁面應(yīng)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