3、活塞的温度场分析说明
3、活塞的温度场分析说明
一、某475汽油机活塞温度场分析*由于该活塞的对称性，只建立活塞的1/4模型*安装patran时，如果没有选择全部安装，就可能没有热分析模块，可以自行完成前面的连杆受拉工况的受力分析来替代该练习。
1．新生成一个数据库并命名为mypiston.dbFile/New Database…New Database NameNew Model PreferenceTolerance Default2. 读入用UG建好的曲轴的CAD几何模型单击fileFile----import点击右侧菜单:再点击:Model unitOveride选择:在左侧图框，选择读入的文件选择475piston.xmt_txt，这是用Ug建立的连杆CAD模型，也可以用Pro/E建立）2、选择分析类型，默认的是结构强度分析，改为热分析Preference------Analysis (将analysis type改为thermal)-----Ok3、选择视图，观察活塞，用实体显示。
该曲轴就相当于第一个练习中完成的几何G eometry4、下面划分单元Finite ElementsAction:Object:Type:Elem shapetopologySolid Listt点击5、选择视图，观察活塞单元，用实体显示。
6、创建材料铝硅合金MaterialsAction:Object:Method:Material Name:Thermal conductivity:只需输入导热系数，其他不用管单位制不是国际单位制，而是mm-ton-s单位制7、创建单元属性PropertiesAction:DimensionProperty Set Name:在Imput Properties框中,单击Materials Name数据框。
所有已选的有效的材料特性将出现在Materials Property Sets列表框中。
从列表中选择合适的材料。
在Materials Name数据框中，将出现带前缀“m:”的所选材料的名称。
发动机活塞温度场三维有限元分析
内燃机工程
边界条件是用有限元法计算活塞温度场的关键。确 定换热边界条件, 主要是确定活塞各边界与燃气、冷 却水、冷却油以及曲轴箱内油雾之间的换热系数和 相应的介质温度。
由于活塞顶部及环槽以上的部分受到高温高压 燃气的作用, 裙部及背面为油冷却, 活塞销孔和活塞 销之间又有连续的滑动摩擦产生热量, 因此模型内 部的温度分布极为复杂。这样活塞的边界条件及载 荷的分布和大小显得特别重要, 任何地方边界条件 的偏差都会引起温度场分布的不同。确定这种换热 边界条件的困难在于很难找到一个准确的计算活塞 和周围介质之间的换热系数的通用公式, 所以在确 定边界条件时, 应根据冷却油温度、流速、润滑油温 度以及由示功图计算出的燃气温度等, 通过经验、半 经验的公式计算活塞顶部或燃气的热交换系数, 活 塞环区、活塞裙部外侧, 以及活塞内侧腔的当量热交 换系数。这些经验的、半经验的公式确定的传热边 界条件与实际情况可能有较大差别, 因此还需通过 对比计算结果与活塞上对应点的实测结果, 不断修 正边界条件, 使最终计算结果与实测结果符合的更 好, 从而提高计算的准确性和精确度, 同时也为进一 步的热分析提供较为精确的边界条件。
( 3) 活塞的轴向温度差大约在 165 , 而且沿轴 向的分布是非线性的, 所以在设计活塞时, 要考虑活 塞在受热时产生的轴向的非线性的热变形。
( 4) 活塞环槽上下面及内侧面的温度差为 10 ~ 30 , 温度梯度相对较大, 加上此处的尖角多, 又 是活塞散热的重要途径, 所以应特别考虑此处的结 构。特别是第一环槽的温度差达到了 27 , 应给予 充分的重视, 在结构上可以考虑使用护槽圈。
Three-Dimensional FEA for the Thermal Field of Pistons
柴油机活塞温度场试验研究及有限元热分析
柴油机活塞温度场试验研究及有限元热分析柴油机是一种集高效、经济、环保和实用性特性于一身的发动机。
在柴油机的设计过程中，温度场是一个重要的因素，它主要决定了柴油机的效率和寿命的长短。
因此，对柴油机活塞温度场的研究已成为一项重要的研究课题。
本文将从热传导的角度出发，结合实验和有限元分析的方法，对柴油机活塞温度场的研究进行详细的介绍。
首先，从实验方面来讨论柴油机活塞温度场。
首先，在柴油机活塞温度场实验中，使用了采用温度传感器组成的测温系统来进行温度场的实测。
该测温系统由温度传感器、电子枪、计算机硬件、软件及测温记录仪组成。
数据采集和采样是在计算机平台上完成的，以得到温度场的实时实测值，最后可以得到温度场的2D或3D图形，便于分析温度场的分布状态。
其次，针对柴油机活塞温度场的实验，研究者可以使用有限元方法来优化柴油机的热传导性能。
有限元方法的基本原理是，将机械结构分割成若干小的有限元单元，并分析各单元的热传导系数，最终确定柴油机活塞温度场的总体特性。
本文采用ANSYS仿真软件作为有限元分析工具，并将热传导方程式建模成有限元，分别计算柴油机活塞中温度场的时空特性，取得其动态温度场的实时模拟值，以深入分析温度场的时变特性。
最后，根据实验和有限元分析的结果，可以得出柴油机活塞温度场分布图，并可以将它与柴油机实际操作中的温度场进行对比，以指导该柴油机的设计优化。
在柴油机活塞温度场研究中，以上针对实验与有限元分析的结合研究，可以更好地理解柴油机活塞温度场的变化规律，最终更好地保证柴油机的发动机性能与寿命的长期可靠性。
总之，柴油机活塞温度场的研究是十分重要的，可以从实验与有限元分析的结合研究方面，更加深入地理解柴油机活塞温度场的变化规律，从而更好地保证柴油机的发动机性能与寿命的长期可靠性。
随着动力技术的发展，柴油机活塞温度场研究将越来越受到研究者们的关注。
研究者们可以继续探索不同燃烧方式下柴油机活塞温度场的变化特性，以指导柴油机的研制与设计。
活塞式压缩机气动温度场分析与优化
活塞式压缩机气动温度场分析与优化活塞式压缩机是工业中常见的一种压缩设备，其主要作用是将气体压缩并提供高压气体。
然而，在活塞式压缩机的运行过程中，会产生大量的热量，导致温度升高，从而影响其性能和寿命。
因此，对活塞式压缩机的气动温度场进行分析与优化是提高其工作效率和可靠性的关键。
首先，我们来分析活塞式压缩机的气动温度场是如何形成的。
在活塞式压缩机中，活塞上下往复运动，通过缸体与曲轴连杆机构相连。
当活塞下行时，气体从进气口进入压缩腔，活塞上行时，气体被压缩并推出到出气口。
在这个过程中，气体不断地被压缩，从而产生大量的热量。
同时，摩擦和传导也会导致部分热量的产生。
因此，活塞式压缩机内部的温度会逐渐升高。
然而，高温会对活塞式压缩机的工作性能和寿命造成不利影响。
首先，高温会使气体密度降低，从而影响压缩机的压缩效果。
其次，高温会引起润滑油的氧化和降解，降低其润滑性能，从而增加了摩擦和磨损。
此外，高温还会导致密封件老化，增加泄漏的可能性。
综上所述，活塞式压缩机的气动温度场分析与优化对于提高工作效率和延长使用寿命至关重要。
为了优化活塞式压缩机的气动温度场，我们可以采取以下措施。
首先，增加冷却系统的效果。
可以在压缩腔和曲轴箱中设置冷却装置，如冷却风扇或冷却液循环装置，以增强热量的散发和降温效果。
此外，选择合适的冷却介质和材料也是关键。
对于某些特定的工况和压缩介质，可以考虑使用高热传导性的材料和高效的冷却介质。
其次，设计合适的气体流动通道。
通过优化活塞和缸体的结构，可以实现气体的快速流动和换热过程。
合理的气体流动通道可以有效地降低气体温度，并减少能量损失。
此外，可以采取分级压缩的方式，在每一级压缩中添加冷却剂，以进一步降低温度。
最后，提高润滑系统的效果。
在活塞式压缩机中，润滑油不仅起到润滑和密封的作用，还能够吸收和带走部分热量。
因此，选用高温下稳定的润滑油，并采取合适的冷却措施，如增加冷却油路和冷却器等，可以有效地控制润滑油的温度。
活塞热分析
活塞热分析活塞是内燃机中的重要零部件，工作过程中承受周期性的强烈热负荷作用，工作条件极其恶劣，其性能的好坏直接影响整机的性能。
在正常工况下，活塞一般能够保持较为良好的工作状态，但在特殊工况下，如冷却不良、超负荷运转等，则会出现局部温度过高的现象，实践证明，活塞长时间在超负荷高温下运行，首先会引起材料强度降低，而材料强度的降低则意味着机件在长期工作中会出现永久变形、断裂以至局部发生烧伤，进而导致整机的故障，大大影响了整机的可靠性、耐久性。
近几年来，随着内燃机在强化程度和热负荷水平上的大幅度提高，由于特殊工况，而导致的热负荷问题更加突出。
如何正确模拟内燃机的特殊工况，准确计算活塞的温度场是解决这个问题的关键。
目前复杂零部件热负荷分析中，大多采用有限元分析方法。
由于活塞结构及边界条件复杂，所以在有限元计算中，任何参数的改变均会带来不必要的重复工作。
以COSMOS/ M 有限元程序语言为基础，编制了活塞参数化有限元计算程序，并运用Delphi 语言编制了相应的数据接口，通过输入参数值的变化来模拟冷却不良及超负荷运转等特殊工况，进而对活塞的温度场和热变形进行计算分析，大大提高了多工况下活塞热负荷分析的效率，为活塞的多工况热负荷故障仿真提供了一种高效的分析方法。
1 基于活塞热负荷的参数化三维有限元计算程序1. 1 参数化有限元模型有限元分析软件在绘图、运算命令中引入参数，通过参数实现与外界程序、数据库的有效连接，扩展了有限元计算程序的应用范围，使其具有更强的可扩充性，为建立专业有限元参数化分析模型提供了操作平台，成为复杂零部件优化设计分析的有力工具。
参数化有限元程序语言主要由参数定义赋值语句、数学运算操作语句、程序流程控制语句、参数化绘图语句、物性参数设置语句、边界条件设置语句、分析设置及执行语句组成。
运用参数化有限元模型不仅能对具体尺寸的复杂零部件进行数值分析，而且可以通过参数接口对某一结构类型的零部件模型进行变参数的数值计算。
柴油机活塞温度场试验研究及有限元热分析
柴油机活塞温度场试验研究及有限元热分析柴油机是一种重要的内燃机，它将液体燃料混合气体后进行燃烧来提供动力，也可以反过来将液体燃料和气体作为动力源来推动外转子，因此它在船舶、汽车、拖拉机等设备上有着广泛的应用。
柴油机的活塞是其中的关键部件，活塞的温度场及其变化是影响柴油机性能的重要因素，因此对活塞温度场的深入研究及热分析具有重要意义。
本文针对柴油机活塞温度场进行了实验研究和有限元热分析，实验结果表明，柴油机活塞上表面温度分布存在分布不均匀的现象，最高温度出现在活塞和元件之间的接触处。
研究还显示，增加燃料入口温度有助于降低活塞表面的温度，减少不均匀的热分布现象。
此外，本文还使用有限元分析方法对试件温度场进行了模拟计算，建立了试件的温度场模型，并得出了试件温度场的数值结果，将实验数据与有限元模拟结果进行比较得出，有限元分析法对柴油机活塞温度场的模拟及热情况的预测较为合理的。
基于以上实验及仿真结果，本文提出了以下几点有关建议：首先，应减小活塞和元件之间的间隙尺寸，以减小发生的温度不均匀的程度；其次，应尽量控制燃料入口温度，以避免过高的温度；最后，应使用有限元分析方法，对柴油机中活塞进行热分析，以熟悉掌握活塞温度场的变化特性，以便正确设计和优化活塞结构。
本文对柴油机活塞温度场研究进行了深入分析，使用实验和有限元分析相结合的方式，研究了活塞温度场的变化规律，为柴油机的研究和设计提供了理论依据。
此外，本文可作为更多柴油机活塞温度场
研究的基础，为今后的柴油机设计及性能改进提供可靠的理论指导和方法支持。
柴油机活塞温度场试验研究及有限元热分析
柴油机活塞温度场试验研究及有限元热分析
随着柴油机技术的发展，薄膜强度、尺寸精度、耐热性是柴油机活塞的关键技术。
活
塞的尺寸太大或太厚，会大大降低发动机性能；反之，活塞太薄和太小，活塞很容易损坏。
因此，对柴油机活塞的温度场的研究是提高柴油机效率的重要工作之一。
传统试验方法受制于仪器和材料的限制，往往无法准确地反映内部结构的温度场，因
此建立一种基于有限元分析的研究方法变得尤为重要。
本文提出了基于有限元分析的温度
场研究方法，将柴油机活塞温度场试验与有限元分析相结合，以研究不同参数和模型的温
度分布和温度场变化趋势。
本文首先给出了柴油机活塞的图示和几何尺寸，接着给出了活塞的实际试验参数，包括：外圈直径、内圈直径，等径椭圆孔的长短轴长度均等；活塞的材料为超级钢；同时设
定加热方式，用燃烧于环境的方式代替实际目标发动机实际运行情况来模拟。
进一步，本
文利用有限元分析方法仿真活塞温度场，根据参数计算出温度场不同元件分布的各部分值。
最后，本文通过对实验结果进行讨论，对柴油机活塞的温度场变化进行分析，发现活
塞的各个部分的温度分布和温度场变化趋势，以供今后参考。
经过本文的实验研究，不仅说明了有限元分析在模拟柴油机活塞温度场变化方面具有
良好的效果，还为今后柴油机活塞优化设计提供了重要的研究参考意义。
将有限元热分析
和实验室试验相结合，加深了活塞温度场研究的深度和广度，也提供了一种新的方法来研
究活塞的热性能及内部温度场的变化，为今后的试验提供参考。
发动机活塞温度场、热应力与热变形仿真分析
Ｅ ｌ ｅ ｖ ａ ｔ ｅ ｄ Ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ［ Ｊ ］ ． Ａｃ ｔ ａ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ａ Ｓ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ ， ２ ０ ０ ５ ， １ ８ （ ６ ） ： ７ ５ ６ — ７ ６ ２ ．
［ ８ ］林 叶云 ． 熔体处理对３ ０ ０ ３ 铝合金 高温变 形的流变应力和微观组织 的影响 ［ Ｄ 】 ． 福州 ： 福州大学， ２ ０ ０ ８ ．
［ ４ 】傅高升， 陈文哲， 钱匡武． 高效铝熔 体综合处理技术及其效果 ［ Ｊ 】 ． 中国有色金属 学报 ， ２ ０ ０ ２ ， １ ２ （ ２ ） ： ２ ６ ９ ． ２ ７ ４ ．
［ ５ 】Ｄａ ｖ ｉ ｓ ． Ａ ｌ ｍ ｉ ｕ ｎ ｍ ｕ ａ ｎ ｄ Ａｌ ｍ ｉ ｕ ｎ ｍ ｕ Ａｌ ｌ ｏ ｙ ｓ ． Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｓ Ｐ Ａ Ｒｋ ． Ｏ Ｈ： ＡＳ Ｍ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｌ ， １ ９ ９ ３ ． ２ ０ ０ ． ［ ６ 】Ｃ ＨＥ Ｎ Ｙ ｏ ｎ ｇ ｌ ｕ ， Ｆ Ｕ Ｇａ ｏ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｗｅ ｎ ｚ ｈ ｅ ． Ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｍｅ ｌ ｔ － ｒ ｔ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｎ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ａ ｌ ｍ ｉ ｕ ｎ ｍ ｕ ｓ ｈ ｅ ｅ ｔ ｕ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ
速率区。
条件下，最大功率耗散率为 ３ ９ ． ２ ８ ％。 热变形组织 Байду номын сангаас的实际观察结果与热加工 图的理论计算结果相吻
合 ，表 明基 于 ＤＭＭ 模 型 的热 加工 图用 于分析 预 测材 料 的 失稳 区 、最佳 加 工 区是 可靠 的 ，可 实现
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一、某475汽油机活塞温度场分析
*由于该活塞的对称性，只建立活塞的1/4模型
*安装patran时，如果没有选择全部安装，就可能没有热分析模块，可以自行完成前面的连杆受拉工况的受力分析来替代该练习。
1．新生成一个数据库并命名为mypiston.db
File/New Database…
New Database Name
New Model Preference
Tolerance Default
2. 读入用UG建好的曲轴的CAD几何模型
单击file
File----import
点击右侧菜单:
再点击:
Model unitOveride选择:
在左侧图框，选择读入的文件
选择475piston.xmt_txt，这是用Ug建立的连杆CAD模型，也可以用Pro/E建立）
2、选择分析类型，默认的是结构强度分析，改为热分析
Preference------Analysis (将analysis type改为thermal)-----Ok
3、选择视图，观察活塞，用实体显示。
该曲轴就相当于第一个练习中完成的几何G eometry
4、下面划分单元
Finite Elements
Action:
Object:
Type:
Elem shape
topology
Solid Listt
点击
5、选择视图，观察活塞单元，用实体显示。
6、创建材料铝硅合金
Materials
Action:
Object:
Method:
Material Name:
Thermal conductivity:
只需输入导热系数，其他不用管
单位制不是国际单位制，而是mm-ton-s单位制
7、创建单元属性
Properties
Action:
Dimension
Property Set Name:
在Imput Properties框中,单击Materials Name数据框。
所有已选的有效的材料特性将出现在Materials Property Sets列表框中。
从列表中选择合适的材料。
在Materials Name数据框中，将出现带前缀“m:”的所选材料的名称。
选择材料名：alum
Select Members 选择活塞实体
8. 定义活塞的传热边界条件，全部采用第三类边界条件：活塞各处的传热
开始创建上述9个部位的传热边界条件，名字、传热系数、和周围温度见上表 Load/BCs
1
Action:
Object:
Type:
New Set Name:
Convection coefficient:
Ambient Temperature:
Geometry Filtert:选Geometry
按住shift键，选择活塞顶面的多个表面（shift：多选），如果选择有困难，参见后面*内容。
*：选择对象时，用实体显示，旋转模型，让要选的对象朝向你，点
下鼠标后，打开下图中的按钮可以帮助选择。
该按钮打开后只能选择看到的最前面的对象，关闭后可以还选择后面隐藏的对象。
2
Action:
Object:
Type:
New Set Name:
Convection coefficient:
Ambient Temperature:
Geometry Filtert:选Geometry
选择活塞岸表面
3、参考活塞顶，建立其他部位传热边界条件，总共9个部位，每个活塞环槽选择环槽上下底面，活塞裙部选择裙部外表面，内部表面选择内腔的所有表面（按shift）
8、提交分析
Analysis（提交分析）
Action:
Object:
Method:
点击:
选择稳态传热分析
选择
选择
9、用nastran进行分析
9.1点击桌面上的nastran图标，启动nastran
9.2选择怕patran生成的文件bdf）9.3选择run，然后nastran开始计算了，计算结束后。
5、检查计算中的错误
5.1在d:\student文件夹中，找到用记事本打开该文件。
在文件中查找如下括号中的文字（fatal），显示是否有致命性错误。
如果没有（fatal），恭喜你，计算已经通过。
找到fatal 后，会提示出现了何种错误，修改错误后，重新进入patran，重复
步骤3-5，直到fatal
以下显示温度场分布
10. 通过读入MSC/NASTRAN的结果文件
Analysis
Action:
Object:
Method:
Selected Results File:
11．观察应力和变形图。
Results
Action:
Object:
Select Result Case(s)
1、观察温度场
Select fringe Results
还可以观察热流密度等
1、截取连杆应力图和变形图（可以用键盘上的屏幕打印键）。