直噴柴油機(jī)活塞的熱力模型

作者：M Tahar Abbes 1, P Maspeyrot 2, A Bounif 3 and J Frene 2
1 Mechanical Department, University de Chlef, Algeria
2 Laborataire de Mecanique des Solides, Universite de Poitiers, Futuroscope Chasseneuil Cedex, France
3 Mechanical Department, Universite d’Oran, Algeria

摘要：采用三維有限元分析，來描述直噴式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞在工作中的熱力狀態(tài)。把發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)所處的復(fù)雜環(huán)境分離成幾個(gè)相互聯(lián)系的單一情況來研究。在建立活塞的熱力模型時(shí)只考慮了最重要的幾種負(fù)荷。就是：熱量從活塞頂轉(zhuǎn)移到活塞體引起的熱負(fù)荷，燃燒氣體壓力引起的機(jī)械負(fù)荷，以及活塞在汽缸中改變運(yùn)動(dòng)方向需克服的慣性。
研究在關(guān)鍵負(fù)荷作用下的仿真模型，可以讓我們掌握和分析活塞工作時(shí)的溫度場，相應(yīng)的熱膨脹以及熱力變形和應(yīng)力。該研究結(jié)果可以為整體彈性流體力學(xué)模型的發(fā)展提供原始數(shù)據(jù)，同時(shí)也提供了一種活塞設(shè)計(jì)的有效方法。
關(guān)鍵詞：熱力模型，直噴柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞，通用彈性流體力學(xué)模型

注釋：
E 楊氏彈性模量（ ） 單元體e的節(jié)點(diǎn)i的慣性（N）
h 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（ ） k 傳熱系數(shù)（ ）
L 連桿長度 （m） 單元e的節(jié)點(diǎn)i上的集中質(zhì)量（kg）
n 一般單位向量 Ni 節(jié)點(diǎn)插值函數(shù)
Pg 燃燒氣體最大壓強(qiáng) (Pa) r 曲柄半徑 (m)
T 溫度（K） Tg 平均燃?xì)鉁囟?(K)
Th 機(jī)油溫度 (K) Tp 內(nèi)表面溫度 (K)
Tr 冷卻溫度 (K) Ts 環(huán)境溫度
u 位移向量，包括空間直角三的分量u,v,w（m）
Ve 單元體體積（ ） x,y,z 直角參考系
六面單元體的節(jié)點(diǎn) 的坐標(biāo)（m） α 熱膨脹系數(shù)（ ）
軸向加速度（ ） Δ 拉普拉斯算子
λ，μ 拉梅系數(shù) ν 泊松比
ρ 質(zhì)量密度 ( σz 壓應(yīng)力