柴油机气缸套温度场的三维有限元分析.

https://www.wendangku.net/doc/008171020.html, 柴油机气缸套温度场的三维有限元分析

何屹1，王琦2，田红英3，朱任杰4

1.大连海事大学轮机工程学院，辽宁大连

2.辽河油田滑油环保工程公司，辽宁盘锦

3.锦州市环境工程有限公司，辽宁锦州

4.鞍山市环境检测站，辽宁鞍山

摘要：文章首先探讨了气缸套温度场计算边界条件的确定，然后利用ansys软件建立了缸套的三维有限元模型，并进行了温度场模拟计算，得到了较为合理的结果。最后,对计算结果进行了分析并对柴油机气缸套的合理设计作出了一些探讨。关键词：气缸套，有限元，温度场

0 引言

随着现代柴油机强化程度、可靠性、耐久性的不断提高，对缸套设计提出了更高的要求。需要充分考虑刚度、强度、冷却、润滑、应力集中等问题。温度场的分析是研究其它问题的基础，因此有必要首先进行温度场分析。而利用有限元软件进行模拟计算是目前比较流行、有效的手段，它比实测方法有许多优点，并且可以得到接近实际的结果。

温度场有限元分析的关键在于准确地确定边界条件。由于缸套的受热情况较为复杂。因此给其边界条件的确定带来很大困难。本文根据已有的经验和方法，对边界条件的确定做了一些探讨。

1 气缸内放热系数及缸套换热系数的确定

1.1 气缸内放热系数α的确定

缸内传热过程极其复杂,许多机理至今未能解决。对于对流换热系数的确定，在文献[1]中介绍了很多种计算公式,本文采用修正的埃肖尔伯格公式：

α=1.95Cm

式中：Cm——活塞平均速度,m/s

P——缸内气体压力,bar

T——缸内气体温度,K PT (W/m2.K)[1]

然后对一个工作循环内的瞬时放热系数积分即可求得平均放热系数。

1.2 缸套温度场计算边界条件的确定

1.2.1 燃气侧边界条件的确定

缸套内表面的大部分区域都要受到燃气的冲蚀，在一个循环中缸套上部壁面与燃气接触的时间较长,受燃气直接传热的影响很大。位于活塞下止点时相应一环位置以下的壁面,在整个工作循环内没有受到燃气直接传热。气缸体内表面还接受部分活塞侧面的散热,同时活塞往复运动时同气缸体的摩擦也产生一定的热量。综合考虑上述传热情况，对缸体内表面稳态传热边界条件在轴向上采用如下分布规律[2]

αm(h)=αm(0)?(1+K1β)?e?

Tres=Tres(0)?(1+K2)?e?

-1- 3 (1) (2) β

https://www.wendangku.net/doc/008171020.html, 式中: β=h/S(0≤β≤1)

K1=0.537(S/D)0.24

K2=1.45k1

αm(0)和Tres(0)分别对应柴油机一个工作循环内燃气的平均换热系数αm和平均

温度Tm。

根据式(1)和式(2)可以求得轴向距气缸顶部h(0≤h≤S)范围内各h下的缸内温度和换热系数。实际情况中,由于进排气门的影响,在同一轴向高度各处的换热系数也应

有所不同,但由于差异较小,因而在本文中忽略了周向差别。

1.2.2 冷却水与缸套外侧的放热系数α和冷却水温的确定

冷却水侧的放热系数可按传热学公式计算,在本例中确定为3000W/(m2.K),冷却水温Tw定为363K。

1.2.3 缸套与机架间换热系数的确定

缸套与机架间的换热系数取决于材料性质和接触面之间的比压，因为目前尚缺乏满意的计算公式,本例按照参考文献中的经验选取。机架温度T1可由实测或下式决定T1=(1.2～2.0)Tw[4]。

其他区域诸如缸套下端离高温气体较远,对气缸套热负荷影响较小,故将其视为固

定温度。凸肩顶面、缸套下端面,由于面积较小,热交换弱,作绝热处理[3]。

2 气缸套温度场的ANSYS分析

ANSYS是一个有限元分析通用程序，它主要包括三个部分：前处理模块、分析

计算模块和后处理模块。以下是本分析的具体过程。

2.1 定义单元类型

ANSYS单元库中有200多种单元,每种单元都有适用范围。本例选择第87号单元,它是10节点的四面体等参单元,能够准确地拟合缸套边界。

2.2 定义材料特性

本例中,材料被认为是各向同性的,但是有些物性参数随温度而变化（如导热系数），须将其作为非线性来处理,对随温度基本不变或变化不大的材料特性,本例

视为常数。

2.3 建立有限元模型

本文把缸套作为轴对称物体,不考虑边界条件在圆周方向的差别,即忽略进排气涡

流的影响和喷油器的影响。建立1/4模型,并作相应的简化,这样既减少了计算量,

又能保证准确性。在划分网格时,控制某些地方的单元大小,以便生成的单元能与

边界吻合,并且避免产生畸形单元。

2.4 加载和求解

影响ansys分析结果准确与否的最重要因素是加载的准确性，本文采用上面计算得到的边界条件进行加载。并且在内表面沿高度方向上将模型划分为13段，每一段加载相应的载荷。在外表面密封处也是按上面的方法进行加载的。确定加载准确后，开始求解。

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3 结果及分析

评定气缸套热负荷的标志是缸套内壁温度和周向温度分布是否均匀，缸套内壁温度将明显地影响活塞组的润滑和磨损。缸套内壁温度过低时（370K以下），则腐蚀磨损增加，另一方面摩擦功随温度下降而增高，因此为了提高机械效率也应保持缸套内壁温度不低于370K。而温度过高对润滑不利，活塞在上止点时对应第一环附近的缸套内壁温度不应超过470K，在更高的温度下润滑油将在表面发生炭化。此外，周向温度应尽可能均匀，以免引起不规则变形，造成局部磨损。

3.1缸套整体温度分布

图1所示的是缸套整体温度分布云图从图中可以很直观地看出，缸套整体温度分布是从上到下逐渐降低。并且上部由于热交换强烈温差较大，而下面很大一部分温度相对均匀。

3.2缸套的内壁面温度分布

根据图2我们可以得出下列结论： 1）缸套内壁面的最高温度（485）出现在其上部区域，这是因为活塞在上止点位置时，活塞顶上面的区域直接暴露在燃气中，且不处于冷却水套区域，因而温度和对应位置的活塞顶部边缘温度接近。

2）缸套内壁轴向愈向下温度愈低，活塞在上止点时，对应于活塞火力岸和环带的区域，温度变化比较陡，因为该区域受燃气影响较大，燃气经活塞至缸壁传给冷却水的热量，大部分由此传出。

3）对应与活塞裙部和裙部以下的区域，温度变化比较平缓，这是由于该区域处于冷却水套区，冷却比较均匀，而且受燃气影响较小。处于冷却水套下部的缸套壁面，由于冷却条件不够良好，温度又略有上升。

3.3 缸套的内外壁温度差

图1 缸套的温度场分布

图2 缸套内壁面的温度分布-3-

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图3 缸套顶部内外壁温差曲线

图4 缸套中部内外壁温差曲线

由上两图可知，缸套顶面的内外壁温差约为11K，而当活塞在上止点所对应的一环区内外壁温差约为17K,与有些缸套相比，温差小一些，因为本缸套壁厚比较小，只有1.76毫米，这样传热速率比较快。并且图3曲线比图4曲线变化要陡一些。由此可见,缸套内外壁的温度由内而外逐渐降低,内外壁的温差在缸套上部由

于远离冷却水套 ,因而数值较小,而在缸套下部由于冷却情况良好,所以内外壁温差较大。从缸套的热负荷来看，如果需要，壁厚是可以增加一些。

参考文献

[1] 陆瑞松,林发森,张瑞.内燃机的传热与热负荷[M].北京:国防工业出版社,1985.76-78.

[2] 俞小莉,郑飞,严兆大.内燃机气缸体内表面稳态传热边界条件的研究[J].内燃机学报,1987(4):329-332.

[3] 高世义,李东成,陈庆敏,等.缸套瞬态温度场的有限元分析[J].内燃机学

报,1992(3):256-259.

[4] 叶秀汉.动力机械热应力理论和应用[M].上海:上海交通大学出版社,1987.132-148.

Finite element analysis of temperature field of the diesel

engine cylinder

He Yi1，Wang Qi2，Tian Hongying3，Zhu Renjie4

1.Dalian Marinetime Universitym, LiaoNingDaLian

2.Oil Field Environment Technology Coporation, LiaoNing PanJin

3.Jinzhou Environment Technology Limited Coporation, LiaoNing JinZhou 4．Anshan Environment Detect Station, LiaoNing AnShan)

Abstract

The article inquiries into a calculation of cylinder boundary condition firstly, then makes use of the Ansys to build up a model of the cylinder, and simulate the temperature field, getting the more

reasonable result.at last,carries on the analysis to result and make some study about reasonable design of cylinder.

Keywords: cylinder; finite element; temperature field

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柴油机部件气缸盖的分类

气缸盖是柴油机构造的主要部件，用来封闭机体上部，与活塞、气缸套构成燃烧室空间并保证柴油机进、排气过程的顺利进行，其基本结构如图1所示。气缸盖是柴油机的固定不动机件，一般采用铸铁或铝合金铸造。为了散热，气缸盖的内部都铸有水套。冷却液在水泵的压力作用下从水箱(或散热器)进入气缸体水套，然后经过气缸垫出水孔进入气缸盖内部水套，再从气缸盖端面上的出水孔排出，进入气缸盖出水管，最后回到水箱。 图1气缸盖基本结构 1.气缸盖螺栓孔 2.喷泊器座孔 3.回水孔 4.窜汹孔 5.气门推杆孔 6.冷却液箱 7.气门导管孔 8.气道 9.出气孔 气缸盖的结构形式多种多样，其分类方法也较多。 1.按气缸数目分类 (1)单体式气缸盖 单体式气缸盖是指每一个气缸有一个单独的气缸盖，如单缸S1100型、S195型柴油机的气缸盖，多缸190系列柴油机的气缸盖。 (2)组合式气缸盖 组合式气缸盖，即每两个气缸共用一个气缸盖，如135系列柴油机的气缸盖和120系列柴油机的气缸盖等。 (3)整体式气缸盖

整体式气缸盖，即每四缸或六缸共用一个气缸盖，目前广泛使用的康明斯系列柴油机的气缸盖就属于整体式气缸盖。 2.按气门数目分类 (1)二气门气缸盖 二气门气缸盖的每个气缸上有两个气门，即进气门和排气门。二气门气缸盖多用于缸径较小的小型或低增压高速柴油机，如康明斯系列柴油机、斯太尔系列柴油机和120系列柴油机等。 (2)四气门气缸盖 四气门气缸盖在每个气缸上安装了四个气门，即进、排气门各两个，如图2所示。进、排气通道分别布置在气缸盖两侧。四气门气缸盖的气道布置一般有串联式和并联式两种，如图3所示。串联式布置方式的两个同名气门共用一个气道，如190系列柴油机的气缸盖；并联式布置方式的两同名气门分别与一个独立气道相通，如12V150系列柴油机的气缸盖。 图2 6150系列柴油机气缸盖

船舶柴油机缸套穴蚀产生原因分析及预防措施

论文题目：船舶柴油机缸套穴蚀产生原因分析及预防措施 摘要 船用柴油机的穴蚀是指柴油机运转过程中，湿式气缸套外圆表面冷却壁上产生的不同于一般腐蚀和机械磨损的局部聚集小孔群腐蚀。气缸套穴蚀是船用中、高速柴油机普遍存在的严重问题。随着柴油机的功率增加、强载度的提高和高速、轻型化，气缸套穴蚀破坏就成为妨碍柴油机正常运转的首要问题，严重的影响柴油机的工作可靠性和气缸套的使用寿命。一般说来，船用中速和高速筒形柴油机，特别是高速、轻型大功率柴油机，气缸套存在不同程度的穴蚀。有的柴油机投入运转不久在气缸外圆表面就出现穴蚀小孔，甚至柴油机运转不足千小时就因缸套穴蚀穿孔而报废，而此时缸套内圆表面尚未磨损。为此，本文主要对船舶柴油机气缸套穴蚀的现象和其机理进行了分析，通过分析其产生原因，提出了在一些日常维护保养中防止穴蚀发生的措施，并对船用柴油机气缸套的设计、制造与维修提出一些建议。 关键词：船舶柴油机、气缸套、穴蚀成因、预防措施

Abstract The cavitation erosion of marine diesel engine is different from that of the common corrosion and mechanical wear caused by the surface cooling wall of the cylinder liner. Cylinder liner cavitation erosion is a serious problem in marine medium and high speed diesel engine. With the diesel engine power increased, strong load increase and high speed and light, cylinder liner cavitation damage has become the primary problem prevents the diesel engine runs normally, serious impact on the diesel engine working reliability and liner service life. Generally, the ship with medium speed and high speed cylinder shaped diesel engine, especially in high speed and light high power diesel engine, cylinder liner have varying degrees of cavitation. Some diesel engine put into operation soon outside the cylinder circular surface appeared pitting holes, even diesel engine running less than a thousand hours is because of the cylinder liner cavitation perforation and useless, but this time cylinder circular surface not yet worn out. Therefore, this paper mainly on marine diesel engine cylinder liner cavitation phenomenon and its mechanism are analyzed, through the analysis of the causes, puts forward some measures to daily maintenance to prevent the occurrence of cavitation in and for the ship with diesel engine cylinder liner design, manufacturing and maintenance and puts forward some suggestions. Keywords: marine diesel engine、cylinder liner、cavitation erosion 、control measures.

GB3801-83汽车发动机气缸体与气缸盖修理技术条件

GB3801-83汽车发动机气缸体与气缸盖修理技术条件 中华人民共和国国家标准GB3801-83 UDC621.431.72.222.004.124 本标准适用于国产往复活塞式汽车发动机铸铁及铝合金气缸体与气缸盖的修理。其他汽车发动机气缸体与气缸盖可参照执行。通过修理的气缸体与气缸盖应符合本标准的要求。 1技术要求 1.1气缸体与气缸盖不应有油污、积炭、水垢及杂物。 1.2水冷式气缸体与气缸盖用3.5-4.5kgf/cm2的压力作连续5min水压试验,不得渗漏。 1.3汽油发动机气缸体上平面到曲轴轴承承孔轴线的距离,不小于原设计差不多尺寸0.40mm。 注:原设计是指制造厂和按规定程序批准的技术文件(下同〉。 1.4所有结合平面不应有明显的凸出、凹陷、划痕或缺损。气缸体上平面和气缸盖下平面的平面度公差应符合表1的规定。 1.5气缸体曲轴、凸轮轴轴承承孔的同轴度公差应符合原设计规定。凡能用减磨合金补偿同轴度误差的,以气缸体两端曲轴轴承承孔公共轴线为基准,所有曲轴轴承承孔的同轴度公差为0.15mm,以气缸体两端凸轮轴轴承承孔公共轴线为基准,所有凸轮轴轴承承孔的同轴度公差为ф0.15mm。

1.6气缸体后端面对曲轴两端轴承承孔公共轴线的端面全跳动不大于0.20mm。 1.7燃烧室容积不小于原设计最小极限值的95%。同一台发动机的气缸盖燃烧室容积之差应符合原设计规定。 1.8气缸体、气缸盖各结合面经加工后的表面光洁度应不低于▽6。 1.9气缸盖上装火花塞或喷油嘴和预热塞的螺孔螺纹损害不多于一牙,气缸体与气缸盖上其他螺孔螺纹损害不多于两牙。修复后的螺孔螺纹应符合装配要求。各定位销、环孔及装配基准面的尺寸和形位公差应符合原设计规定。 1.10选用的气缸套、气门导管、气门座圈及密封件应符合相应的技术条件,并应满足本标准的有关装配要求。 1.11气门导管承孔内径应符合原设计尺寸或分级修理尺寸(见表2)。气门导管与承孔的配合过盈一样为0.02-0.06mm。 1.12进、排气门座圈承孔内径应符合原设计尺寸或修理尺寸(见表2)。气门座圈承孔的表面光洁度不低于▽5,圆度公差为0.0125mm,与座圆的配合过盈一样为0.07-0.17mm。 1.13镶装干式气缸套的承孔内径应为原设计尺寸或同一级修理尺寸(如表2)。承孔表面光洁度不低于▽6,圆柱度公差为0.0lmm。气缸套与承孔的配合过盈应符合原设计规定;无规定者,一样为0.05-0.10mm。有突缘的气缸套配合过盈可采纳0.05-0.07mm;无突缘的气缸套可采纳0.07-0.l0mm。气缸套上端面应不低于气缸体上平面,亦不得高出0.l0mm。 1.14湿式气缸套承孔的内径应为原设计尺寸或同一级修理尺寸(见表2)。湿式气缸套与承孔的配合间隙为0.05-0.15mm,安装后气缸套上端面应高出气缸体上平面,并应符合原设计规定。 1.15同一气缸体各气缸或气缸套的内径应为原设计尺寸或同一级修理尺寸(见表2),缸壁表面光洁度不低于气78。干式气缸套的气缸圆度公差为0.005mm,圆柱度公差为0.0075mm;湿式气缸套的气缸圆柱度公差为0.0125mm。

浅谈柴油机气缸套穴蚀的原因和预防

浅谈柴油机气缸套穴蚀的原因和预防 摘要：柴油机气缸套穴蚀的产生，严重地影响着柴油机的工作可靠性和使用寿命。在柴油机发展日益强化的今天，分析气缸套穴蚀的影响因素，找出产生穴蚀的原因和提出防止气缸套发生穴蚀的措施，已是当务之急。下面就穴蚀的原因和预防作一小谈。 主题词：气缸套穴蚀原因预防 气缸套是柴油机的重要零件之一，它的作用有：1）与气缸盖、活塞组成燃烧室，承受压缩压力和爆炸压力；2）引导活塞作往复直线运动，承受活塞的侧推力；3）把燃烧后多余的热量传给冷却水，保持正常工作温度。 柴油机气缸套的穴蚀，就是指水冷却的气缸套外表面所产生的局部破坏，这种破坏外观上看为蜂窝状凹坑，当凹坑密集时，类似海棉状组织，多集中在气缸套中、下部位置，严重的穴蚀很深甚至透过气缸壁。气缸套穴蚀是由于“穴泡腐蚀”、“电化学腐蚀”和其它腐蚀的综合作用而引起的。 一、气缸套穴蚀破坏的原因 1、气缸套的振动：气缸套振动是发生穴蚀现象的主要原因。柴油机运转中，活塞经上、下止点时，其位置从气缸套的一侧改变到另一侧，由于活塞侧倾摆动撞击气缸套壁，就会引起气缸套壁振动和变形。如果气缸套与活塞的间隙愈大，则活塞撞击缸壁的速度愈大，撞击能量就愈大，发生穴蚀也就愈严重。气缸套外壁冷却水附层因振动而产生瞬时的高压和高真空，局部高真空区冷却水蒸发成气泡，有的气泡受振动挤入或者发生在气缸套外壁最小的针孔中。当气泡收缩以致消失时，产生压力冲击波，其压力可达数千个大气压，它在极短的时间内冲击气缸套外壁，使之承受很高的冲击、挤压应力，使缸套铸铁材料中的石墨首先剥落。这个过程反复进行，促使材料疲劳破坏，从气缸套外壁上一粒一粒地剥落下来，形成针孔。越是在狭窄的空洞里，冲击波的能量也越大，造成的破坏力越强，穴蚀向纵深发展也越快。 2、冷却系统的结构：在开式冷却系统中往往没有调温器，进入柴油机的水温随工作环境条件及季节的不同而剧烈地变化着。柴油机常是以过冷状态工作，从而增加了间隙及缸套振动。在闭式冷却系统中，循环的冷却水是清洁的淡水，穴蚀的破坏力较开式冷却系统小。 3、柴油机工况的影响：不同工况时缸套活塞组的间隙及侧推力的大小随时在改变，在具体的柴油机中，转速的提高使惯性力增加，并增加了在单位工作时间内活塞撞击缸壁的次数，所以增加了穴蚀破坏。 4、冷却液特性的影响：经常更换冷却水因冷却水中含有大量的空气而加快穴蚀破坏。气缸套的外壁受到电化学腐蚀和化学腐蚀。电化学腐蚀是由于缸套

某轮8320型柴油机气缸套漏水故障分析

2〇17年3月浙江国际海运职业技术学院学报 M areh.2〇l6第 13卷第1期 JOURNALOFZHEJIANGINTERNATIONALMARITIMECOLLEGE Vol.l3No.l 某轮8320型柴油机气缸套漏水故障分析 袁对陈建良 (浙江国际海运职业技术学院，浙江舟山316021 ) 摘要：柴油机气缸套是重要部件，直接影响机器的可靠运行和使用寿命。文章介绍一起由于穴蚀 引发的柴油机气缸套漏水故障，根据船舶现场检查情况，基于穴蚀基本理论深入分析引发气缸套穴蚀的 几大因素，提出了一些被忽略的细节因素，并对此提出解决方法和建议。 关键词：穴蚀;缸套；冲击；情景意识 中图分类号：U664.121 文献标识码：A Analysis of 8320 Diesel Engine Cylinder Liner Leakage on a Ship Yuan Dui,Chen Jianliang (Zhejiang International Maritime College,Zhoushan, 316021, China) Abstract：Cylinder liner is an important part of a diesel engine.The engine*s reliable operation and service life can largely depend on it.The article analyzes the cylinder liner leakage caused by cavitation.According to the inspection of the liner and the basic theory of cavitation,several factors causing cylinder liner cavitation are thoroughly discussed,some neglected details and the solutions are proposed. Key words：cavitation;cylinder liner;impact;situational awareness 1故障现象及过程 某轮主机为国产某品牌8320ZC柴油机，缸径 320mm,行程 380mm，额定功率 2941 KW Q2016 年 V1602航次离开某港口后定速航行中发现N02缸 集控室数显缸套水出水温度比其他缸偏高3-4°C，值班轮机员观察机旁水温表后简单认为是传感器 测量误差所致。因该轮淡水压力表在运行中本身 就有轻微抖动，亦未过分关注压力表变化。过后 几天里，该缸水温显示一直偏高3-4°C或3-5°C，直到到港后再次备车时轮机长发现N02缸示功阀 有少量水汽(水雾状）冲出才认识到事态严重。船 员临时吊缸后对气缸盖进行水密试验正常，发现 气缸套内壁中上部有一处表面微量渗水痕迹，拆 卸缸套后发现缸套外表局部区域大量密集小坑，其中几个小孔构成的孔群最深，与内壁仅“一纸之隔”，用螺丝刀用力一捅即破。 2故障分析 故障发生后，查阅该主机的运行时间，N02缸 缸套使用跨度为2年，但换新后实际运行时间仅 为8300多小时。另据船员反映，该主机上次保养 时共更换了包括N02缸在内的3个缸套，使用为 非原装厂家备件。从故障现象观察，应该不属于 缸套裂纹类引起的漏水故障，尤其是不属于热应 力过大引起的裂纹。故障发生后船舶管理人员进 行原因分析，一致认为是缸套发生了穴蚀现象。笔者认为在普遍认知的穴蚀基本机理基础之上，还有很多需要关注的细节值得探究。 严格来讲穴蚀应该是电化学腐蚀和空泡腐蚀 共同作用的结果，相对空泡腐蚀在实践中体现较 为明显。从拆卸下来的缸套外表面多个区域我们 作者简介:袁对（ 1979-)，男，浙江舟山人，浙江国际海运职业技术学院航海工程学院讲师

383柴油机气缸盖设计开题报告

XXXX大学毕业设计（论文）开题报告 （学生填表） 学院：车辆与动力工程学院 2011年 3 月 20 日课题名称383柴油机设计（缸盖） 学生姓名XXX专业班级热发XXX课题类型工程设计 指导教师XXX职称副教授课题来源生产1. 设计（或研究）的依据与意义 柴油机与汽油机相比热效率高，可降低油耗20%~30%，同时其在低速时扭矩大，动力性、加速性好。柴油机的普遍转速低，故磨损等小，使用寿命长[1]。此外，由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高，因此，柴油机在配套使用中将更进一步显示出其优越性 [2]。 随着我国经济的发展，能源消耗速度加快，大气污染，环境污染加剧。对于内燃机行业，这两大问题也相当重要。所以需要对提高对能源的利用，同时对排放污染物的成分及含量加以控制[3]。三缸发动机却比较好的结合其他动力系统，达到能源的高效利用。 本次设计的是383小型柴油机。该383柴油机为三缸、直喷式燃烧室，标定功率为20kw。与直喷式燃烧室对应的是分隔式燃烧室。由于相对于分隔式燃烧室，直喷式具有结构简单，燃烧迅速，对转速变化比较敏感，排放中微粒含量低。所以采用直喷式能够提高经济性、降低燃油消耗率，其较小的表面积与体积比使得散热损失小，冷启动性能好，没有分隔式中的流动损失[4]。 三缸柴油机相对于四缸机而言机体长度要小，在采用相同的材料的情况下，就减少了发动机的重量，对发动机的加速性能有一定的提升；另外三缸机更利于混合动力的使用，可以更充分的利用发动机所输出的功，与相同小排量的其它发动机相比，经济性要好；同时三缸机的使用可以减少摩擦功，降低泵气损失，进而提高发动机的有效功率； 缸盖上有进排气气道，水道等等。缸盖气道的性能影响着柴油机的动力性，根据自然吸气的特点，最大限度多进气，多排气，从结构上考虑，主要是气道的布置及结构能降低流动损失，同时不影响进气涡流的形成及质量[5]。进气涡流的质量影响着燃烧室中可燃混合气的形成质量，进而影响燃烧质量，影响发动机的动力性。而进气涡流的性能会增大进气阻力损失。 在缸盖上的“鼻梁区”是热负荷比较高的地方，应力比较集中。缸盖中水道的布置不仅仅要考虑水道结构对水的流动性的影响，保证水的正常循环，同时要注意对“鼻梁区”的冷却，避免“鼻梁区”的破裂。水道的布置不

船用柴油机气缸套穴蚀成因与防治

船用柴油机气缸套穴蚀成因与防治 １、前言 穴蚀是水力机械或机件与液体相对高速运动时在机件表面产生地一种破坏，又称空泡腐蚀，或气蚀.穴蚀也是一种局部腐蚀.穴蚀地特征是机件金属表面上聚集着小孔群，呈蜂窝状或呈分散状地孔穴.孔穴表面清洁无腐蚀产物附着，孔穴直径一般在１以上. 气缸套穴蚀是船用中、高速柴油机普遍存在地严重问题.一般说来，船用中速和高速筒状活塞式柴油机，特别是高速、轻型大功率柴油机，不论是开式冷却还是闭式冷却，气缸套都有不同程度地穴蚀.而二冲程十字头式低速柴油机气缸套基本不发生穴蚀破坏. ２、穴蚀部位 缸套穴蚀发生在湿式气缸套外圆表面上，一般集中在柴油机左右侧方向，特别是承受侧推力最大一侧地偏上方；冷却水进口、水流转向处和水腔狭窄处对应地缸壁；缸套下部密封圈附近缸壁.穴蚀小孔呈蜂窝状或呈分散状. ３、气缸套穴蚀机理 柴油机气缸套外壁表面与气缸体(或机体)构成冷却水空间，在狭小地环形通道中流动着淡水或海水.柴油机运转时，由于缸套和活塞之间存在着间隙，从而造成活塞在侧推力作用下不断地冲撞着缸壁地左、右侧，使气缸套产生高频振动.缸套高频振动和缸壁地弹性变形使冷却水空间地容积交替地增大和减小，冷却水相应交替地膨胀与被压缩.膨胀时受拉伸作用形成瞬时低压，被压缩时形成瞬时高压.此外，冷却水进口和流动时产生涡漩使冷却水通道内压力变化，也会形成瞬时高压或低压.在瞬时低压时产生空泡，瞬时高压时空泡溃灭使缸套外圆表面频繁受到冲击和微观电化学腐蚀作用而破坏. ４、影响缸套穴蚀地因素 生产中并非所有地筒状活塞式柴油机气缸套都发生穴蚀破坏，即使是发生穴蚀破坏，其程度也各不相同.缸套穴蚀与柴油机地机型、结构、爆发压力、冷却水腔和冷却介质、柴油机地工艺参数等有关. 柴油机运转中缸套高频振动是产生穴蚀地根本原因，缸套振动强度与以下各点有关. 活塞与缸套之间地配合间隙.活塞在气缸中运动时，活塞对气缸壁地冲击能量地大小取决于活塞质量和活塞在气缸中横摆时地速度.活塞质量固定不变，但速度随着活塞与缸套之间地配合间隙地增加而增大.所以，活塞对缸壁地冲击能量取决于活塞与缸套地配合间隙.配合间隙大，活塞横摆加速度大，冲击缸壁能量大，则缸套振动增强. 缸套刚度.缸套刚度直接影响缸套地振动.刚度大，受活塞冲击时变形小，振动小，可有效地防止穴蚀.缸套刚度除与其材料有关外，还与缸套壁厚和纵向支承跨距有关.缸壁厚度增加，支撑跨距缩短.缸套刚度增大.柴油机设计时缸套壁厚δ与和缸径之比有一定选取范围： 高速柴油机δ～ 中速柴油机δ～ 冷却水腔结构.冷却水腔通道太窄，水流速度增高，容易产生空泡.柴油机设计时要求冷却水腔内水流速度应小于，水腔宽度或不小于，各处均匀一致，水流畅通不形成死水区和涡流区，有利降低穴蚀. 冷却水温度与压力.冷却水温度过高将加速腐蚀进程，但也不宜长期水温过低.实验证明，钢铁和铝等金属材料在淡水温度℃～℃时穴蚀严重，随着水温地升高，穴蚀破坏减轻.从发挥柴油机地效能和降低腐蚀和穴蚀出发，冷却水腔淡水温度在℃～℃为好. ５、防止缸套穴蚀地措施 除靠材质和结构上地改进来防止和降低穴蚀外，对船用中、高速柴油机气缸套穴蚀，还可采用以下措施: 缸套外圆表面覆盖保护层或强化层. 采用镀铭、渗氮、喷陶瓷、涂环氧树酯或涂尼龙等工艺使金属表面与冷却水隔开，或使缸套外圆表面强化，可有效地防止电化学腐蚀与穴蚀.例如柴油机缸套外表面镀铬，柴油机机体冷却水腔表面涂环氧树酯，其防腐蚀和防穴蚀效果均较好. 在冷却水腔内安装锌块实施阴极保护，防止电化学腐蚀. 例如、型柴油机气缸套外表面安装锌带，并坚持定期更换，也能较好地防止了穴蚀. 在冷却水中加入缓蚀剂. 缓蚀剂能在柴油机水腔内壁表面形成一层保护油膜，减少冷却液地表面张力，缓和了气泡破裂时对水腔壁地冲击.缓蚀剂一般分为两类: （１）无机缓蚀剂.目前国内外所使用地均以亚硝酸盐和硼酸盐为主要成分，前者具有很好地防垢和防锈双重作用，后者为碱性物质，可提高冷却水地值. （２）乳化防锈油.乳化防锈油一般由有机防锈添加剂、乳化剂和基础油三部分组成.采用防锈油处理冷却水，除有防腐蚀作用外，还有一定地润道作用，因此常用于活塞地冷却水处理.我国船舶常用地防锈油

船舶柴油机气缸盖裂纹及处理措施解析

重庆交通大学应用技术学院 2013届航运工程系毕业生论文 论文题目：船舶柴油机气缸盖裂纹及处理措施 班级：10级轮机7班 姓名：陈红雨 指导教师：谭显坤 日期：2013—5—20 重庆交通大学应用技术学院航运工程系

船舶柴油机气缸盖裂纹及处理措施 轮机7班陈红雨 [摘要]:在简要介绍船舶柴油机气缸盖恶劣的工作环境基础上，指出它容易产生的故障，并针对常出现的裂纹故障，分析其裂纹产生的原因，并指出如何检查裂纹，以及一些应急修理方法，最后给出预防气缸盖裂纹产生的处理措施。 [关键词]:船舶；柴油机；气缸盖；裂纹；检查；处理；预防 [Abstract] This essay firstly introduces the abominable working environment in which the diesel engine cylinder cover works，points out it easy to be in trouble and analyzes the causes leading to cracks．It also tells how to repair the cracks just by checking the cracks and preventing its appearance damage.Some measures are given here. [Keywords] Ship;Diesel Engine;Cylinder Cover;Crack;Check;Repair;Prevent 引言 气缸盖是柴油机的一种紧固件，也是柴油机燃烧室的组成部分。船用柴油机各种型式的气缸盖的共同特点是结构复杂，孔道较多，壁厚不均。它不仅受到高温高压气体的强烈作用，而且周期性地承受较高的机械负荷与热负荷，也受到因冷却水造成的局部冷热不均影响，同时还由于螺栓预紧力使气缸盖承受着压应力，并与燃气压力共同作用使气缸盖受到弯曲作用，此外，还在截面变化处容易产生应力集中等，正是由于气缸盖如此恶劣的工作条件，致使气缸盖很容易失效损坏。通常失效损坏形式为：其底面和冷却水腔产生裂纹，这是柴油机经常出现的损坏现象，还有气阀底面和导套容易磨损，冷却水侧被腐蚀等。 本文主要针对船舶柴油机气缸盖最经常出现的损坏现象——裂纹，进行详细叙述，分析其裂纹产生原因极其修理、预防措施等。

瞬态热温度场分析

ANSYS工程应用教程——热与电磁学篇47页-瞬态热温度场分析例1：有一长方形金属板，其几何形状及边界条件如图4—7所示。其中，板的长度为15cm，宽度为5cm，板的中央为一半径为1cm的同孔。板的初始温度为500℃，将其突然置于温度为20℃且对流换热系数为100W／m‘℃的流体介质中，试计算：1．第1s及第50s这两个时刻金属板内的温度分布情况。 2．金属板上四个质点的温度值在前50s内的变化情况。 3．整个金属板在前50s内的温度变化过程。 该金属板的基本材质属性如下： 密度＝5000Kx／m’ 比热容＝200J／Kg K 热传导率＝5W／m K Finish $/ clear $/title,transient slab problem !进入前处理 /prep7 Et,1,plane55 Mp,dens,1,5000 Mp,kxx,1,5 Mp,c,1,200 Save !创建几何模型 Rectng,0,0.15,0,0.05 Pcirc,0.01,,0,360 Agen,,2,,,0.075,0.025,,,,1 Asba,1,2 Save !划分网格 Esize,0.0025 Amesh,3 Save !进入加载求解 /solu Antype,trans !设定分析类型为瞬态分析 Ic,all,temp,500 !为所有节点设置初始温度500度 Save Lplot Sfl,1,conv,100,, 20 !设定金属板外边界1-4的对流载荷

Sfl,2,conv,100,,20 Sfl,3,conv,100,,20 Sfl,4,conv,100,,20 /psf,conv,hcoe,2 Time,50 !设定瞬态分析时间/制定载荷步的结束时间 Kbc,1 !设定为阶越的载荷（载荷步是恒定的，如是随时间线性变化应用ramped——0）Autots,on !打开自动时间步长(求解过程中自动调整时间步长) Deltim,1,0.1,2.5 !设定时间步长为1（最小0.1最大2.5），载荷子步数nsubst Timint,on !打开时间积分，off为稳态热分析 Outres,all,all !输出每个子步的所有结果到*.rth文件中（outpr将输出到*.Out文件中） Solve !进入后处理 /post1 Set,,,1,,1,, !载荷步m=1，子步，比例因子，0-读实数部分/1读虚数部分，时间点，， Plnsol,temp,,0, !该画面显示了在第1秒钟时金属板的温度分布状况 Set,,,1,,50 Plnsol,temp,,0 !该画面显示了在第50秒钟时金属板的温度分布状况 ! /post26 Nsol,2,82,temp,,left-up !变量2，节点82(左上点)，项目，，名字 Plvar,2 !显示变量2 ! /post1 !查看金属板在前50秒内的温度变化过程 Set,last Plnsol,temp, Animate,10,0.5,,1,0,0,0 !捕捉的张数（默5），时间的推迟（默0.1），动画循环次数，自动缩放比!例（默0），用于动画的结果数据（默认0——目前载荷步），最小数据点，最大数据点 Save /eof !退出正在读取的文件 瞬态热温度场分析例2：一个半径为10mm，温度为90℃的钢球突然放入盛满了水的、完全绝热的边长为100mm的水箱中，水温度为20℃，如图7—5所示；。求解0.5小时之后铁球与水的的温度场分布。(忽略水的流动，铁球置于水箱正小央) 材料性能参数： 密度：水=l OOOkg／m^3，铁＝7800 kg／m^3 导热系数：水＝0.6W／(m．℃)，铁＝70W/(m·℃) 比热容：水＝4185J／（kg·℃)，铁=448J／J／（kg·℃) 分析：该问题属于瞬态热力学问题。根据问题的对称性面的四分之一建立有限元计算模型，如图7—6所示。

浅析柴油机缸套穴蚀

2010年第2期青岛远洋船员学院学报‘V O L．31N O．2文章编号：1671—7996(2010)02—0030—05 浅析柴油机缸套穴蚀 方峰 (青岛远洋船员学院机电系，山东青岛266071) 提要：缸套穴蚀是船舶柴油机气缸套常见的一种损伤形式，其对船舶柴油机工作的可靠性和使用寿命有很大影响。本文论述了柴油机主要部件、冷却水系统、柴油机工况等因素对穴蚀的影响，最后指出预防穴蚀的基本措施和原则。 关键词：缸套穴蚀电化学腐蚀高频振动 中图分类号：U664文献标识码：A 在船舶湿式气缸套的冷却壁面上，由于受到电化学作用、化学作用、应力作用和机械作用等影响会引起多种腐蚀，其中有一种主要是在连杆摆动平面方向上的汽缸套冷却壁面上出现蜂窝状小孔群损伤的现象被称为“穴蚀”，这种损伤除以局部形式聚集的凹坑形式出现外，常常表现为损伤表面是清洁的，没有腐蚀生成物的沉集，随着柴油机的继续使用，这些凹坑会逐渐扩大、变深，最终在气缸套壁上形成穿通的小孔洞(如图1)。 图1柴油机缸套穴蚀 穴蚀 在柴油机修理时，有些被更换的汽缸套不是由于缸套内壁被磨损到超过极限，而是由于外壁穴蚀孔深度己超过汽缸套壁厚一半以上，为防止进一步的穴蚀破坏而造成穿孑L和由穴蚀引起裂收稿日期：2009—12—14 作者简介：峰(1970一)．男．硼教授，轮机长 30纹，不得不换新，因此，穴蚀直接影响着柴油机的可靠性和使用寿命。 1船舶柴油机缸套穴蚀的形成 缸套穴蚀的形式主要是局部聚集的蜂窝状的孔穴和麻点。各种型号柴油机穴蚀的共同特点是：穴蚀均是最早聚集出现在连杆运动(摆动)的平面内，并且多发生在侧推力较大的一边。 1．1缸套穴蚀的一般特征 1)穴蚀发生在缸套上、下定位止口，特别是下止口与缸体定位凸台的配合处。 2)穴蚀常发生在水套狭窄区，在缸体与缸套穴蚀面对应部位也常发生穴蚀，但缸体的穴蚀较轻。 3)缸套材料的质量低劣，加工表面粗糙，穴蚀的发生会提前并更趋严重。 4)穴蚀随柴油机的结构形式和强化程度的不同而不同，一般是随柴油机强化程度的提高而趋严重，如经常用于内河拖轮主机的6160型老型号柴油机(v=750r／m i n，P=880kW)几乎没有穴蚀现象，而在强化后才出现穴蚀问题；又如6300型柴油机由原来2904kW强化至4415kW后，穴蚀现象变得很严重。 5)穴蚀的发生大大缩短了柴油机的使用寿命。每到一个大修期或不到一个大修期就得另换一组新缸套，而一般缸套正常的寿命为3个大修

Ansys有限元分析温度场模拟指导书

实验名称：温度场有限元分析 一、实验目的 1. 掌握Ansys分析温度场方法 2. 掌握温度场几何模型 二、问题描述 井式炉炉壁材料由三层组成，最外一层为膨胀珍珠岩，中间为硅藻土砖构成，最里层为轻质耐火黏土砖，井式炉可简化为圆筒，筒内为高温炉气，筒外为室温空气，求内外壁温度及温度分布。井式炉炉壁体材料的各项参数见表1。 表1 井式炉炉壁材料的各项参数 三、分析过程 1. 启动ANSYS，定义标题。单击Utility Menu→File→Change Title菜单，定义分析标题为“Steady-state thermal analysis of submarine” 2.定义单位制。在命令流窗口中输入“/UNITS, SI”，并按Enter 键

3. 定义二维热单元。单击Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete 菜单，选择Quad 4node 55定义二维热单元PLANE55 4.定义材料参数。单击Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models菜单

5. 在右侧列表框中依次单击Thermal→Conductivity→Isotropic，在KXX文本框中输入膨胀珍珠岩的导热系数0.04，单击OK。 6. 重复步骤4和5分别定义硅藻土砖和轻质耐火黏土砖的导热系数为0.159和0.08，点击Material新建Material Model菜单。 7.建立模型。单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→By Dimensions菜单。在RAD1文本框中输入0.86，在RAD2文本框中输入0.86-0.065，在THERA1文本框中输入-3，在THERA2文本框中输入3，单击APPL Y按钮。

电磁场有限元分析

水轮发电机单通风沟三维简化模型温升计算 一、问题分析 近年来，随着水轮发电机单机容量的不断增加，在发电机进行能量转换过程中产生的损耗不断增大，使其运行的温升问题日趋严峻。根据上述情况，运用有限元分析方法，建立发电机单通风沟三维简化模型进行发电机温升计算。 二、电机单通风沟有限元分析 1.1 水轮发电机单通风沟三维简化模型建立 根据实际水轮发电机结构和通风沟特点，并考虑可接受误差，进行适当简化，以便于简化有限元分析计算得到以下模型，如图1所示。 图1 发电机单通风沟简化物理模型 由图1所示：水轮发电机单风沟简化物理模型三维求解域在轴向上包含发电机一个通风沟以及通风沟两侧各半个轴向铁心段；幅向上包含发电机定子三个槽、转子两个槽。 根据有限元分析特点，对发电机单通风沟简化物理模型进行网格剖分，得到发电机单通风沟简化物理模型剖分图如图2所示。

图2 电机单通风沟简化物理模型网格剖分 由于物理模型较小，可以适当加密剖分进而提高计算精度，故采用楔形和六面体的混合网格进行剖分，总网格数共48万，节点数为30万。利用有限体积法，将流体场和温度场进行强耦合求解，从而 得到发电机的详细温升分布情况。 1.2 边界条件 在图1中，求解域内的面 S为径向通风沟的进风口，沿径向与面 1 S对应的面2S为径向通风沟的出风口。由此，根据所研究发电机的实1 际运行工况，可以给定如下发电机单风沟物理模型的边界条件：1）冷却空气的初始基值绝对温度为0K； 2）径向通风沟入口 S风速为5.1m/s的速度入口边界，通风沟出 1 口 S为自由流动边界； 2 3）求解域其它外边界均为绝热面，发电机内部流体与固体的接 触面均为无滑移边界面。

温度场分析

1温度场分析的意义 2离合器温度场分析的前提条件 进行膜片弹簧离合器温度场分析时要考虑到很多因素的影响，在这些因素 中有些是主要的因素，有些是次要的因素。根据目前的研究条件和国内外对此研究的进展状况，针对本研究主要进行如下方面的假设啪儿驯。 (1)在离合器接合过程中，压盘摩擦片间不断地流入和流出，因此其温度在 不断的变化，则摩擦片压盘的材料热性能参数要受到温度的影响。由于实验仪器的限制，不能够测量这些参数的变化，故在这里假设压盘和摩擦片的材料热性能参数不随温度变化。 (2)任何有温度的物体都要向外辐射能量，离合器也不例外。由于离合器接 合分离的时间很短，且压盘和摩擦片的温度不是很高，考虑到辐射计算的复杂性，暂不考虑离合器的辐射散热。 (3)实际工作中，离合器由于温度过高，或者散热不好，材料的物理化学性 质就会发生变化，比如塑性变形、析氢等现象。这些现象在温度场求解中是很难实现的，因此在该分析中将此现象忽略掉。 (4)摩擦热的产生，总是会有各种现象可能会带走部分的摩擦热，如磨损会 带走摩擦热。为了分析问题方便，认为摩擦热流完全被压盘和摩擦片吸收。(5)根据产生热量来源的滑摩功计算公式可判断出压盘摩擦片的温度场是 沿径向和轴向变化的二维温度场。 3用Pro/E软件建立离合器压盘模型 通过Pro/E软件对离合器压盘进行全面的三维建模，见图4-1。Pro/E建模主要通过线框的拉伸和剪切。所建立压盘三维模型数据如下：压盘外径为180mm，内径为120mm，材料为灰铸铁HT200铸成。 4有限元温度场分析前提条件 （1）结构离散化 结构离散化就是将结构分成有限个小的单元，单元与单元、单元与边界之间通过节点连接。结构的离散化是有限元法分析多的第一步，关系到计算精度与计算效率，是有限元法的基础步骤，包含以下的内容： 1）单元类型选择。离散化首先要选定单元类型，这个包括单元形状、单元节点与节点自由度等三个方面的内容。 2）单元划分。划分单元时应注意一下几点：①网格划分越细，节点越多，计算结果越精确。网格加密到一定程度后计算精度的提高就不明显，对应力应变变化平缓的区域不必要细分网格。②单元形态应该尽可能接近相应的正多边形或者正多面体，如三角形单元三边应尽量接近，且不出现钝角；矩阵单元长度不宜

ANSYS大型变压温度场的有限元分析

ANSYS大型变压温度场的有限元分析 杨涛 华北科技学院机电工程系材控B112班 摘要：变压器是一种静止的电能转换装置，它利用电磁感应原理，根据需要可以将一种交流电压和电流等级转变成同频率的另一种电压和电流等级。它对电能的经济传输、灵活分配和安全使用具有重要的意义；同时，它在电气的测试、控制和特殊用电设备上也有广泛的应用。如何开发合适的温度场计算技术，准确地计算变压器在各种运行状态下内部线圈、结构件及铁芯等部位的温度，控制内部热点温度不超过其内部绝缘材料的许用温度，从而保证变压器的热寿命，提高变压器的安全可靠性，是企业急需解决的问题。准确计算出变压器的平均温升和最热点温升，并合理地控制其分布，以满足标准要求，是保证变压器安全、稳定和高校运行的关键。 关键字：温度场;变压器；铁芯；有限元；ANSYS 1引言 变压器是电力网中的主要设备，其总容量达到发电设备总容量的5～6倍。电力变压器的技术性能、经济指标直接影响着电力系统的安全性、可靠性和经济性。随着科学技术的发展、生产技术的进步以及新型电工材料的开发应用，变压器的各项性能指标不断刷新，单机容量越来越大，变压器中的漏磁场也随之增大，引起了人们的关注。在额定运行情况下，漏磁场的增强引起的变压器附加损耗的增加将直接影响变压器的运行效率和产品的竞争力。严重的是，由于漏磁场在一定范围内的金属结构件中产生的涡流损耗不均匀，有可能造成这些结构件的局部过热现象。变压器的容量越大，漏磁场就越强，从而使稳态漏磁场引起的各种附加损耗增加，如设计不当它将造成变压器的局部过热，使变压器的热性能变坏，最终导致绝缘材料的热老化与击穿。 在电力系统发生短路时，暂态短路电流产生的漏磁场还可能产生巨大的机械力，对其绝缘和机械结构造成致命威胁。为了避免此种事故发生，必须对漏磁场进行全面的分析。为此，对变压器运行的效率、寿命和可靠性提出了越来越高的要求。 变压器在220℃温度下, 保持长期稳定性，在350℃温度下, 可承受短期运行，在很广的温度和湿度范围内, 保持性能稳定，在250℃温度下, 不会熔融,流动和助燃，在750℃温度下, 不会释放有毒或腐蚀性气体。为了减少过高温度对变压器绝缘材料的影响，使变压器实现预期的使用寿命，保证变压器安全可靠的运行，变压器各部分都有各自所规定的温度极限，现主要对变压器的铁芯和绕组进行有限元分析。 2变压器 2.1变压器的基本原理 由于变压器是利用电磁感应原理工作的，因此它主要由铁心和套在铁心上的两个（或两个以上）互相绝缘的线圈所组成，线圈之间有磁的耦合，但没有电的联系（如图1所示）。

柴油机气缸套穴蚀的产生及影响缸套穴蚀的因1

柴油机气缸套穴蚀的产生及影响缸套穴蚀的因素 随着发动机转速、有效压力、比功率的提高，相应比重量逐渐降低，其结构的日益紧凑和零件壁厚的减小，内燃机湿式缸套与冷却水接触的表面上常出现局部聚集穴群。这些蜂窝状的孔穴直径一毫米左右，深度几毫米，严重的可达十几毫米。这种现象称为穴蚀或气蚀。不少缸套在短期内就需更换，其原因往往并非磨损所致，而是穴蚀破坏造成的。 穴蚀产生的过程 穴蚀通常发生在零部件与液体接触并伴有相对运动的条件下。由于液体中溶有其他气体或空气，当外界条件改变引起气体压力变化，局部压力降低到某一值时，液体中的气体便以气泡或蒸汽形式存在于液体中，并具有一定压力，连同液体本身形成的气泡一起运动，当高压区液体的压力超过气泡内部压力时，气泡就溃灭了，并产生瞬时冲击和高温。水击的压力波以高温超音速向四周传播，传到零件表面时，便产生很大的冲击和高温作用。这样的气泡形成和溃灭的过程反复出现，使零件材料表面产生疲劳而逐渐脱落，呈麻点状小孔，随后扩展成泡沫海绵状孔穴群。 影响缸套穴蚀的因素 缸套的高频振动是使其产生穴蚀的重要条件。缸套振动强度与发动机的平稳性和缸套厚度有着直接关系，随着缸套厚度的增加，柴油机工作平稳性的提高，其刚度也相应提高，振动强度下降。 穴蚀减轻或避免 1.冷却水温度:实验得知，柴油机缸套最易产生穴蚀的水温范围40~60摄氏度.高于或低于这个范围穴蚀就会减轻。 2.缸套外表的粗糙度:减小粗糙度可使气泡不易产生，提高缸套外表硬度(如硬度层氮化处理)也可以提高其耐蚀性能。 3.冷却水循环情况:冷却水循环受阻会促使穴蚀现象的产生。冷却水循环受阻容易使冷却水形成压力差，极易产生穴蚀现象。含盐类碱类的硬水和不合格的防冻液比清洁的软水容易产生穴蚀几十倍，这是因为腐蚀与穴蚀综合作用的结果。 减缓缸套穴蚀的措施 1.在水套壁上镀铬，或覆盖防穴吸振材料。 2.提高修配质量,安装缸套时避免其在缸体承孔中歪斜而导致活塞偏缸，保证合适的配缸间隙，减小活塞对缸套的冲击，减少振动。 3.控制柴油机工作粗暴，减小最高燃烧压力值。认真调整供油系统，直至燃烧正常，避免敲缸，同时避免长时间怠速运转和超负荷长期运转，以减轻缸套振动。 4.控制冷却水温，清除冷却系内沉积的水垢，保证循环水畅通，避免出现漏流区。死水区和急流区，使水温处在80~85摄氏度范围内。 5.使用含杂质少的冷却液,严格控制冷却液的酸、碱、盐和杂质的含量，减小硬度，以减轻穴蚀现象的发生。

瞬态温度场灵敏度分析的精细积分法

瞬态温度场灵敏度分析的精细积分法１） 陈飚松顾元宪张洪武 （大连理工大学工程力学系工业装备结构分析嗣辜重点实验室，大连１ｌ∞２４） 捧蔓本文采用糟细积分方法求解线性、非线性辫态温度场灵敏度方程。给出了精细积分法求 解线性、非线性温度场的计算公式。推导了瞬态温度场灵敏度分析的精细积分法的具体列式。 指出对于线性目置，精细积分法求解灵敏度方程同样具有稳定、高糟度的良好教值特性，而且 能避免常规差分法的数值振荡现象。对于非线性问露，提出了相应的求解办法。 关ｔ词灵敏度。瞬态温度场．精细积分 引言 温度场灵敏度分析卜羽是结构的温度场和热应力优化设计的关键信息，在工程中有重要的应用价值。已发表的文献在求解灵敏度方程时，都采用了常规的时间差分方法（又称争差分法），但差分法在求解灵敏度方程时，出现了数值振荡现象，严重影响了灵敏度分析的精度。因此有必要采用新的求解技术。钟万勰教授Ⅲ提出的精细积分法为求解瞬态系统提供了崭新的的方法。本文采用精细积分法求解瞬卷温度场的灵敏度方程。 ｌ焉态温度场的精细积分 １．１线住温度墙 温度场的有限元方程为 腑＋盯＝置?， （１）式中脚为热容阵、置为热传导阵、ｒ温度向量、置等效右端项。作变换 于＝册１＋Ⅳ一１置口＝一＾ｆ一１置，口～＝｝Ｍ＿１置广１：—置一１＾ｆ（２）因此在具体实施该算法时，不需要编写计算厅１程序；只需调用对置进行ＬＤＬＴ分解的函数，然后执行回代求解．若且在时间区间内是线性变化的．则式（２）精细积分列式为 瓦“＝』ｌ五一置４ｋ一刷譬－１置ｌ＋ｉ。ｋ一删置－１焉＋置ＩｆＪ（３）一＝∞【ｐ（日ｆ）．置＝Ｊ％＋胄Ｉ（ｒ一“ｌ置ｏ＝置０ｔｌ置Ｉ＝【础Ｉ“）一础Ｉ）），ｆ（４）１．２非线性温度场 非线性热传导方程为 埘ｐ矿＋置仃ｐ＝且（５）以上符号意义与前相同，但矩阵与温度有关。采用精细积分求解非线性方程，可作如下变换 （州ｒ）一朋ｏ＋肘。妒＋僻（ｒ）一置ｏ＋置ｏ）ｒ＝丑（６） 肘。于＋孟｝ｏｒ＝且一∽ｐ）一村。妒一伍ｐ）一直－ｏ妒（７）精细积分的标准格式为 于＝胛＋—断‘量（８） 日＝肼ｉ１置ｏ，ｊｉ＝且一似ｐ）一膳。妒一陋留）一置。妒（９）其中坞，毛为初始时刻的熟容阵和热传导阵，问题归结为求解式（８），其积分公式为 Ｉ）胃家自靛科学基金瓷助项目（１９８７２０１７．５９８蛄４１０）和国家重点基础研究专嘎轾费资助（Ｇ１９蜘３２帅５） ４８５