直噴柴油機活塞的熱力模型

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)動機活塞在工作中的熱力狀態(tài)。把發(fā)動機運轉(zhuǎn)時活塞運動所處的復雜環(huán)境分離成幾個相互聯(lián)系的單一情況來研究。在建立活塞的熱力模型時只考慮了最重要的幾種負荷。就是：熱量從活塞頂轉(zhuǎn)移到活塞體引起的熱負荷，燃燒氣體壓力引起的機械負荷，以及活塞在汽缸中改變運動方向需克服的慣性。
研究在關鍵負荷作用下的仿真模型，可以讓我們掌握和分析活塞工作時的溫度場，相應的熱膨脹以及熱力變形和應力。該研究結果可以為整體彈性流體力學模型的發(fā)展提供原始數(shù)據(jù)，同時也提供了一種活塞設計的有效方法。
關鍵詞：熱力模型，直噴柴油發(fā)動機，活塞，通用彈性流體力學模型

注釋：
E 楊氏彈性模量（ ） 單元體e的節(jié)點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i上的集中質(zhì)量（kg）
n 一般單位向量 Ni 節(jié)點插值函數(shù)
Pg 燃燒氣體最大壓強 (Pa) r 曲柄半徑 (m)
T 溫度（K） Tg 平均燃氣溫度 (K)
Th 機油溫度 (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 的坐標（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 壓應力