Термические сопротивления в зазорах цилиндропоршневой группы и их влияние на температурное поле поршня дизеля типа Д100

Автор(и)

  • Nguyen Van Duong Харьковский авиационный институт, Харьков,, Ukraine
  • Alexander Bilohub Харьковский авиационный институт, Харьков, Ukraine

Ключові слова:

Поршень1, цилиндр2, зазор3, коэффициент теплоотдачи4

Анотація

Исследованы процесс теплообмена через зазоры между частями цилиндропоршневой группы и влияние теплового сопротивления зазоров на температурное поле поршня. Рассмотрены зазоры пар деталей: поршня и первого кольца, а также цилиндра и головки поршня; эти зазоры заполнены продуктами сгорания (для моделирования - воздухом). Результаты расчетов, выполненных в среде Ansys CFX, показали, что для пары цилиндр - головка поршня движение воздуха в зазоре сильно зависит от относительного перемещения пары деталей поршень - цилиндр и ширины зазора. Процесс теплопередачи через зазоры исследован для двух случаев: первый – при движении поршня с постоянной скоростью (равной средней скорости поршня), второй при движении поршня со скоростью, изменяющейся по углу поворота коленчатого вала. Расчеты выполнены при различных значениях ширины зазора, скорости поршня и параметров, характеризующих свойства воздуха. Максимальные различия результатов, полученных для указанных случаев, не превышают 10%. На основе результатов моделирования сформированы аппроксимирующие формулы для расчета коэффициентов теплоотдачи воздуха со стенкой поршня (aц) и с стенкой цилиндра (aц) Максимальная погрешность при использовании аппроксимирующих формул по сравнению с моделированием составляет: для (aп) – 10%, для (aц) – 6%. Для зазора поршень – первое кольцо скорости течения воздуха рассчитаны по заданным значениям расхода утечки продуктов сгорания через зазор. По результатам исследований, выполненных при различных значениях ширины зазора и скорости течения воздуха, получены аппроксимирующие формулы для расчета коэффициента теплоотдачи воздуха к стенкам деталей с максимальными погрешностями 13%. Исследовано влияние ширины зазора цилиндр – головка поршня на температурное поле поршня. В результате показано, что поле температур поршня слабо зависит от ширины зазоров. Максимальное увеличение температуры составляет 6К при увеличении ширины зазора от 0,1 мм до 0,5 мм. Так как поле температур поршня слабо зависит от зазора кольцо – стенка поршня, то и от зазора юбка - цилиндр эта зависимость будет слабая. Предложенные зависимости можно использовать для задания граничных условий теплообмена в зазорах при расчетах сложного напряжённого состояния поршня для оптимизации его конструкции

Номер

№ 2 (2019): Вісник двигунобудування

Розділ

Конструкція та міцність

Ліцензія

Положення про авторські права Creative Commons

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.