發(fā)動機整機熱平衡數(shù)值仿真與試驗研究.pdf

1、由于整機熱平衡研究存在著不確定參數(shù)多、建模復(fù)雜等諸多缺點，國內(nèi)外的研究人員在發(fā)動機整機傳熱問題的仿真研究中，大部分都是從不同的側(cè)面進行的，整機的熱平衡仿真在現(xiàn)階段并不是很完善。本文以發(fā)動機整機熱平衡為研究對象，主要從仿真計算與試驗研究兩個方面進行了較為系統(tǒng)的研究。概括起來主要有以下幾項工作： 針對整機熱平衡仿真存在的問題，本文在分析發(fā)動機傳熱理論的基礎(chǔ)上，首先提出了模塊化發(fā)動機熱平衡RC網(wǎng)絡(luò)仿真模型，并分別建立了機體RC網(wǎng)絡(luò)子模

2、型，冷卻系統(tǒng)RC網(wǎng)絡(luò)子模型，潤滑系統(tǒng)RC網(wǎng)絡(luò)子模型用于發(fā)動機熱平衡仿真。采用模塊化的編程方法，對發(fā)動機整機熱平衡RC網(wǎng)絡(luò)模型進行程序設(shè)計，應(yīng)用 MATLAB內(nèi)置函數(shù)求解微分方程組，解析不同工況及外部環(huán)境下的整機熱平衡。 在150單缸柴油機上，應(yīng)用模塊化發(fā)動機熱平衡RC網(wǎng)絡(luò)模型對發(fā)動機整機在標(biāo)定點工況，最大扭矩點工況的熱平衡及主要受熱零部件的溫度進行了仿真計算。計算結(jié)果表明：該模型能夠?qū)φ麢C的熱平衡及主要受熱零部件的溫度進行模擬，

3、溫度變化趨勢與實測結(jié)果相同，并得出模型的計算精度與邊界條件以及初始條件的選取有直接關(guān)系，而邊界條件以及初始條件的獲取則很大程度上依賴于試驗。因此，在熱平衡仿真的研究上，理論模型的復(fù)雜程度并不是主要因素，準(zhǔn)確地確定邊界條件和初始條件才是模型是否實用的先決條件。 搭建了實驗平臺，針對四連桿機構(gòu)在測量活塞表面溫度所存在的可靠性問題，率先開展了儲測技術(shù)在高強化軍用發(fā)動機上的應(yīng)用研究，開發(fā)研制了多通道活塞儲測系統(tǒng)、熱平衡測量系統(tǒng)，分別對活

4、塞溫度、缸蓋溫度及整機熱平衡進行了測量。特別是多通道活塞儲測系統(tǒng)可以安裝于活塞底部，對活塞在實際運行過程中的溫度參數(shù)進行在線測量及存儲，停機后再對儲測儀內(nèi)存儲的試驗數(shù)據(jù)進行處理。通過對仿真結(jié)果與實測結(jié)果的比較來說明本文模型的可靠性。 在仿真模型的應(yīng)用方面，主要對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)進行了仿真，本文引入了節(jié)溫器的動態(tài)模型，可對節(jié)溫器開度及冷卻系溫度的變化進行仿真。同時，還對不同水溫及流速下發(fā)動機主要零部件的溫度變化趨勢進行了仿真。實驗結(jié)