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船用低速二冲程柴油机燃烧室关键零部件热负荷分析
| 论文题名： | 船用低速二冲程柴油机燃烧室关键零部件热负荷分析 |
| 关键词： | 船舶柴油机;燃烧室零部件;流固耦合;CFD软件;有限元分析;热边界条件 |
| 摘要： | 近年来，随着能源与环境问题的日益突出，对船舶动力的要求越来越苛刻，传统船舶动力急需变革。柴油机作为应用最广泛的船舶动力装置，一直向高强化、低油耗、低排放、智能化方向发展。随着各种新技术及其组合的应用，船舶柴油机的功率密度和强化程度不断提高，相应地，燃烧室组件所承受的热负荷越高，对燃烧室组件的可靠性提出了更高的要求。为了分析燃烧室组件的热负荷状态，论文采用流固耦合方法对燃烧室室关键零部件进行温度场和应力场分析。 首先，应用三维CFD软件对某船用低速二冲程柴油机冷却水系统进行数值模拟，根据冷却液的压力损失、流场及换热系数分布等评估其冷却性能;对缸内工作过程进行数值模拟，分析燃烧室内温度变化及壁面换热系数分布情况;在CFD分析基础上映射得到燃烧室内壁面和冷却水侧换热边界条件。 其次，建立燃烧室组件模型，将映射得到的热边界条件施加到有限元网格上，进而对燃烧室组件进行温度场分析，获得额定工况下燃烧室组件稳态温度场分布和热流密度分布情况。结果表明，高温区域主要分布在缸盖火力面区域，且温度场周向分布不均。燃烧室组件采用“薄壁强背”及钻孔冷却的方式有利于提高冷却效果，增加当地热流密度，减小热负荷。 最后，在温度场分析基础上，考虑机械负荷的影响，对燃烧室组件进行热-机械耦合应力场分析，最终得到最大爆发压力时刻燃烧室组件应力分布及变形情况。结果表明燃烧室组件应力分布主要受热负荷影响，缸盖火力面应力值较高，缸套内壁面应力较低。燃烧室组件整体变形均匀。 通过上述工作，获得了燃烧室组件热负荷状态，分析了引起燃烧室组件热损伤不可忽略的因素，为燃烧室组件的结构优化提供了数据支撑。 |
| 作者： | 王猛 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 周红秀;冯立岩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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