以某缸盖为研究对象,开展额定工况下的热平衡试验,并基于流-固耦合方法对水套的流场和缸盖的温度场进行分析。对缸盖由热载荷与机械载荷产生的耦合应力场进行求解,确定缸盖鼻梁区为应力危险点。缸盖爆压工况下的高周疲劳安全系数和起停工况下的低周疲劳寿命计算结果表明:考虑热机耦合与不考虑热机耦合的疲劳计算结果差别很大,热机耦合作用不可忽视。 额定的工况进行计算，入口设置为速度边界与温度边界，出口设置为静压边界与温度边界，其余为壁面边界。进、出口边界条件根据前述发动机热平衡试验得到，火力面、进排气道边界由一维仿真结果得到，水腔表面为耦合面。流体介质为水，湍流模型选用标准kε模型，选择湍流强度和水力直径控制湍流。2.3温度场计算结果分析建立水套和缸盖几何模型，进行网格划分，最终缸盖固体网格数量约800万，水套流体网格在近壁面增加了边界层，网格数量共约220万，从左起依次为第1缸至第6缸热机耦合作用下-电动数控滚圆机滚弧机张家港电动滚圆机滚弧机折弯机，水套和整机网格模型如图2、图3所示。图2水套流体模型位置火力面进气道内壁面排气道内壁面自由表面换热系数/W·m2·K-193322571824温度/K1040328823300张俊红，等：热机耦合作用下发动机缸盖结构强度及疲劳研究--3汽车技术图3整机固体模型为了验证流-固耦合模型的准确性，在发动机台架试验中对缸盖温度场计算结果进行验证。使用热电偶对缸盖火力面温度进行采集，传感器分布情况如图4所示， 本文由张家港弯管机网站

转载中国知网整理!www.wangaunjimuju.net试验测得温度与计算温度对比见表2，取4个典型测点，其温度与仿真结果误差均在5%以内，可认为温度场的计算结果真实有效。图4台架试验热电偶布点表2缸盖CFD计算温度与试验温度对比经流-固耦合计算，得到的缸盖温度场如图5所示，排气侧温度远高于进气侧温度（温差达到了约55K），这是由于通过排气道的气体的换热系数和燃气温度都比较高，以及排气道区域复杂不宜布置合适的冷却水套导致的。缸盖底部温度远高于缸盖顶部温度（温差达到了约100K），这是由于缸盖底部是主要工作面，同活塞顶及气缸内壁共同组成发动机的燃烧空间（燃烧室），而缸盖顶部直接与缸盖罩壳相连接，没有接触温度很高的热源。气缸相对于进、排气门座安装口以及喷油器安装位置温度也较高，是高温燃气导致的。缸盖区域的最高温度是579.9K，低于该材料缸盖的最高允许温度，从壁面温度来看满足设计要求[15]。由于最高温度集中在第1缸火力面鼻梁区域，为了对鼻梁区域进行详细研究，分别沿路径1、2对其温度趋势进行分析，具体路径如图6所示，温度的变化情况如图7所示，反映了火力面温度的具体分布。（a）缸盖底面温度场分布（b）缸盖顶面温度场分布图5缸盖温度场分布图6火力面路径分布（a）路径1（b）路径2图7火力面路径温度分布图7a中火力面温度出现了3个峰值，分别约为520K、540K、530K，主要集中在进、排气鼻梁区以及喷油器附近；图7b热机耦合作用下-电动数控滚圆机滚弧机张家港电动滚圆机滚弧机折弯机 本文由张家港弯管机网站 转载中国知网整理!www.wangaunjimuju.net