基于流固耦合传热的柴油机铝活塞疲劳寿命预测与优化设计

摘要：

为了准确预测活塞疲劳寿命,提高活塞工作可靠性和使用耐久性,以某型号高强化柴油机为研究对象,结合活塞头部工作温度测试,建立了基于流固耦合传热的活塞疲劳寿命预测有限元仿真模型,计算分析了活塞的疲劳寿命;采用单因素扫值法研究了内冷油腔距活塞顶面距离、销座长度、燃烧室喉口圆角半径以及销孔直径4个主要结构参数对活塞疲劳强度的影响关系和变化规律.以内冷油腔距活塞顶面距离、销孔直径、燃烧室喉口圆角半径为优化变量,以活塞疲劳寿命为优化目标建立了响应面优化设计模型,优化了活塞主要结构参数.研究结果表明:减小内冷油腔距离活塞顶面距离,增加燃烧室喉口圆角半径和销孔直径,能有效改善活塞的热机负荷,提高疲劳寿命;通过优化响应面,在最优方案内冷油腔距活塞顶面距离35 mm、销孔直径54 mm、燃烧室喉口圆角半径2 mm下,活塞疲劳寿命提高18.9％.

关键词：柴油机、铝活塞、流固耦合、疲劳寿命、优化设计

所属期刊栏目：47

分类号：TK423(内燃机)

资助基金：国家自然科学基金51665021

在线出版日期：2022-06-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：142-150