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大功率游艇用柴油机气缸盖的设计与开发
| 论文题名： | 大功率游艇用柴油机气缸盖的设计与开发 |
| 关键词： | 游艇柴油机;气缸盖;冷却水套;三维模型 |
| 摘要： | 目前国内外12升左右的游艇用柴油机市场需求量大，公司在现有12升车用柴油机基础上升级开发游艇用柴油机，功率目标为530kW，即升功率高达45.62kW/L，并且要求满足EPA TierⅢ排放法规。由于该机型功率密度高、设计爆压高（185bar），原始机型气缸盖的冷却能力、强度水平及气道性能不能满足开发目标要求，成为本体机的设计瓶颈。 为了解决气缸盖冷却能力不足的问题，本文采用自上而下冷却方案，重新设计了冷却水套结构，并在新结构基础上进行局部优化。利用Pro/E软件建立了冷却水套三维模型，采用AVL.FIRE软件对冷却水套中冷却液流动进行了数值模拟，通过对比分析可知，新结构尤其是局部优化后的冷却水套，其流量和流速分布更加合理，鼻梁区的换热系数得到了大幅提高，冷却水套的冷却能力和效率得到了有效提高。通过对气缸盖的温度进行有限元分析表明，缸盖鼻梁区温度下降了39℃。 为了解决气缸盖强度不足的问题，本文修改了缸盖局部结构，利用Pro/E软件建立了气缸盖三维模型，并采用有限元方法对气缸盖的应力和高周疲劳强度进行了数值模拟，改进后的气缸盖强度满足了要求。 为了更好的满足发动机的经济性和排放性指标，通过燃烧分析给出了进、排气道的性能目标要求。为了满足目标要求，本文对进、排气道进行了改进设计。在试验台架上对进气道实物进行了修磨确定改进方向，通过正向设计方式设计出进气道，并通过气道稳流试验测量了改进后进气道的涡流比和流量系数，结果显示改进后的进气道涡流比和流量系数均满足设计要求；采用正向设计的方式设计了四个新排气道，通过数值仿真计算结果显示方案四的流量系数提升较大，满足了发动机燃烧开发的目标要求。 通过采用三维设计、数值仿真和试验测试相结合及对比分析的方法选择了最优的冷却水套、气缸盖结构和进排气道，最终解决了原始气缸盖冷却不足、强度低和气道性能差的问题，满足了游艇用柴油机的开发要求。 |
| 作者： | 康明明 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 高文志;吉学之 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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