天然气发动机活塞温度测量及热负荷分析

【摘要】：随着人们环境保护意识的增强和排放法规越来越严格,人们对发动机的要求除了动力性、经济性外,还应具有低的有害物排放。能够降低发动机排放的代用燃料的研究是当今的一大热门。其中天然气以其自身燃烧完全、有害物排放低、储量丰富、在城市中使用方便等特点,首先应用到了车用发动机上。 目前的燃用代用燃料的发动机都是在现有的柴油机或是汽油机上对燃料供给系统做局部的改动而来的,有关燃用代用燃料后发动机其它部件工况状态变化的研究报道较少。具体到本课题上来就是,燃用了天然气的发动机活塞的温度分布有何变化的研究在国内还很少见,本文结合实际课题,采用实测和计算相结合的方法对天然气发动机的活塞温度分布进行了研究。 按照发动机的全尺寸三维Pro/E 模型利用虚拟样机软件ADAMS 的优化模块优化计算出了适合本发动机温度测量的铰链机构的两根副连杆的尺寸,设计了铰链机构的两根连杆及与之配合使用的热电偶传感器安装机构。 设计布置了硬度塞法测量活塞温度的测点,测制了硬度塞的标定曲线,并根据搭建的天然气发动机试验台架,利用硬度塞法测量出天然气发动机的活塞温度。 利用ANSYS 有限元分析软件的热分析模块,采用第三类边界条件反算出了与测量点温度值吻合较好的温度场,根据温度场分布云图分析了活塞热负荷。计算结果表明,采用反算法计算活塞温度场可以满足理论研究的要求。 【关键词】：活塞 温度测量 温度场 热负荷
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TK437
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 绪论7-16
• 1.1 石油紧缺与日益严格的排放法规催生了天然气发动机7
• 1.2 活塞温度场测量的意义7-9
• 1.3 活塞温度测量技术的发展概况9-12
• 1.4 本文的主要工作12-13
• 1.5 本文所用到的软件简介13-16
• 2 活塞温度常用测量方法及测量原理16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 电测法16-22
• 2.3 非电测法22-24
• 2.4 常用活塞温度测量方法的比较分析24-26
• 3 温度测量系统的研制26-44
• 3.1 引言26
• 3.2 活塞温度热电偶测量可行性分析26-28
• 3.3 热电偶温度测量系统的研制28-41
• 3.4 硬度塞法测量系统的设计41-44
• 4 活塞温度测量结果及分析44-48
• 4.1 试验系统的简介44-45
• 4.2 活塞温度测试试验45-46
• 4.3 试验测试结果46-47
• 4.4 测试结果误差分析47-48
• 5 温度场计算及热负荷分析48-64
• 5.1 引言48-50
• 5.2 活塞的传热50-53
• 5.3 求温度场的有限元法原理53-55
• 5.4 传热边界条件常用的求解公式55-58
• 5.5 活塞温度场计算及热负荷分析58-64
• 6 全文工作总结与今后工作展望64-67
• 6.1 全文工作总结64-65
• 6.2 今后工作的展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-72
• 附录1 攻读学位期间发表论文目录72

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