DME發(fā)動(dòng)機(jī)活塞溫度場(chǎng)的三維有限元分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、二甲醚（DME）是一種來源廣泛的含氧清潔燃料，有望成為主要的內(nèi)燃機(jī)代用燃料。而DME發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞作為其重要的零部件之一，它不僅承受很高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，而且還工作在高速、強(qiáng)烈磨損的條件下，其可靠性直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的綜合性能。本文采用試驗(yàn)測(cè)量與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)DME發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的溫度場(chǎng)和熱－應(yīng)力分布進(jìn)行了深入地研究，以便為DME發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)化和活塞結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)。
　　 本研究在廣泛查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)

2、上，分析比較了各種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞溫度測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)，確定采用硬度塞法開展發(fā)動(dòng)機(jī)活塞溫度的試驗(yàn)測(cè)量，并就硬度塞法測(cè)溫原理、硬度塞規(guī)格及其測(cè)點(diǎn)布置、硬度塞安裝技術(shù)要求，以及HV-T標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地論證分析。在此基礎(chǔ)上，建立了DME發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架。通過對(duì)不同工況DME發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能的對(duì)比分析，確定了DME發(fā)動(dòng)機(jī)活塞溫度測(cè)試的技術(shù)條件。用硬度塞法分別測(cè)量了柴油機(jī)和DME發(fā)動(dòng)機(jī)在相同工況活塞表面溫度的分布情況，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃用兩種燃

3、料的活塞表面溫度分布進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，在相同運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，DME發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的熱負(fù)荷要低于柴油機(jī)。根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)示功圖，運(yùn)用Waston零維燃燒模型，計(jì)算出柴油機(jī)和DME發(fā)動(dòng)機(jī)的放熱率和缸內(nèi)溫度隨曲軸轉(zhuǎn)角而變化的規(guī)律，從缸內(nèi)燃燒放熱的源頭上揭示出DME發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷較柴油機(jī)小的根本原因。應(yīng)用Pro/E軟件建立了活塞實(shí)體的三維數(shù)字化模型，并運(yùn)用Hypermesh軟件對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成36954個(gè)結(jié)點(diǎn)，198594個(gè)計(jì)算單元；利