天然气发动机活塞热--机耦合仿真

第 2期 ( 总第 2 0 5 期 ) 2 0 1 3年 4月 车 用 发 动 机 VE H I CL E EN GI N E No ． 2 ( S e r i a l No ． 2 0 5 ) A p r ． 2 0 1 3 天然气发动机活塞热一 机耦合仿真 尉 庆 国 ，王 军 ，刘 新 华 ，王 晋 。 ( 1 ．中北大学机 电工程 学院，山西 太原 0 3 0 0 5 1 ； 2 ．中国北方发动机研 究所 ，山西 大 同 0 3 7 0 3 6 ； 3 ．内蒙古北方重型汽车股份 有限公 司，内蒙古 包头 0 1 4 0 3 0 ) 摘要 ：以某天然气发动机 为研 究对 象， 利 用 An s y s 有 限元软件 对活塞 温度场进行 了数值模 拟 ， 并对 活塞在各 种 载 荷 下 的 应 力 与 变形 进 行 了分 析 与 对 比 ， 为 深 入 了解 天 然 气 发 动 机 活 塞 应 力 分 布 、 活 塞 与 缸 套 的 变形 匹 配 提 供 了一 定 的 理 论 依 据 。 关键词 ： 天 然气发动机 ；活塞 ； 热一机耦合 ； 数值模拟 D O I ：1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 — 2 2 2 2 ． 2 0 1 3 ． 0 2 ． 0 0 5 中图 分 类 号 ： T K4 3 3 ． 3 3 文 献 标 志 码 ： B 文章 编 号 ： 1 0 0 1 — 2 2 2 2 ( 2 0 1 3 ) 0 2 — 0 0 1 8 — 0 4 随着能 源危 机 的 出现 和 石油 资 源 的 日益 枯 竭 ， 在 内燃 机领 域 ， 研 究 人 员开 始 了天 然气 发 动 机 的研 究[ 1 。 ] 。与传统的汽油机、 柴油机相同， 活塞仍 然为 内燃机 的关键 零部 件 之 一 ， 其 可靠 性 对 内燃机 的整 体性能及寿命有着直接的影响。与其他发动机部件 相 比 ， 活塞 的工作 环境 十分恶 劣 ， 在 工作 过程 中不仅 受到缸 内燃气的热负荷作用 ， 同时还受到燃烧压力 、 往 复惯 性力 等机 械 负荷 的作 用 ， 因 此对 活 塞 的 负荷 进 行 预测显 得尤 为 困难 。 与传统的机械负荷 、 热负荷分开计算 的方法相 比， 热一 机耦 合 可 以综 合考虑 活塞 工作 过程 中的热 、 机械 载荷 的综合 作用 ， 能 较准 确 地 预测 活 塞 的 应 力 与变形， 故在内燃机研究 中得到了广泛的应用 ] 。 本研 究......