شماره ركورد
12658
شماره راهنما(اين فيلد مربوط به كارشناس ميباشد لطفا آن را خالي بگذاريد)
12658
پديد آورنده
حامد متين پور
عنوان
آناليز حرارتي پيستون موتور XU7 در وضعيت دوگانه سوز
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
خودرو – سيستم محركه
سال تحصيل
تابستان 1388
تاريخ دفاع
تابستان 1388
استاد راهنما
اميرحسين كاكائي
چكيده
چكيده
در اين پروژه ، هدف تحليل تنش حرارتي- مكانيكي روي پيستون موتور XU7 ميباشد . براي دستيابي به پارامترهاي احتراق با تقريبي دقيقتر، فرآيند احتراق داخل سيلندر را به حالت دوناحيه مدلسازي مي نماييم . هدف تعيين ضرايب انتقال حرارت جابجايي و دما، مربوط به هرناحيه ميباشد . از نرم افزار Matlab براي برنامه نويسي و مدلسازي شرايط كاري موتور ، ....... استفاده ميكنيم . در هر يك سيكلهاي كاري موتور ، با استفاده از مدل آناليز رهائي انرژي ، معادلات حاكم بر جريان را به منظور محاسبه دما و فشار لحظه اي داخل سيلندر بدست مي آوريم . يك مدل مقاومت ساده براي محاسبه دماي پيستون ارائه شده است . از آنجا كه مدل ، تابعي از هندسه موتور ، خواص مواد و پارامترهاي راه اندازي موتور ميباشد ، مدل را براي كاربرد در موتورهاي ديگر توانمند ميسازد . مدل
بخوبي دماي پيستون را تخمين زده و نسبت به تغيير پارامترهاي مؤثر موتور از قبيل زمان جرقه ، دماي روغن و سيال خنك كننده و سرعت موتور حساس ميباشد .
شرايط مرزي حرارتي گذراي پيستون از مدل شبكه مقاومت حرارتي محاسبه ميشود . درنهايت با حل يك دستگاه ماتريسx*x ميدان دماي پيستون را خواهيم يافت . در ادامه پيستون موتور XU7 در محيط نرم افزار Ansys مدلسازي و با اعمال شرايط مرزي خروجي از كد برنامه نويسي به حالت گذرا ، تنش معادل حرارتي- مكانيكي تحليل ميگردد .
فشار حاصل از احتراق گاز طبيعي حدود 85/17% كمتر از فشار حاصل از احتراق بنزين و در حدود 47/8% دماي حاصل از احتراق آن بالاتراز احتراق بنزين ميباشد . در عمل ، براي دستيابي به راندمان مطلوب ، جرقه را آوانس مي نمايند . آوانس جرقه سبب افزايش دما ميگردد . از آنجا كه فشار در دوحالت سوخت نزديك بهم قرار دارد ، لذا تنش مكانيكي وارده بر پيستون تفاوت چنداني نمي نمايد ، اما با افزايش دما و شرايط كاركرد داغ تر موتور ، تنش حرارتي بالاتري به نسبت سوخت بنزين بر پيستون اعمال ميگردد . لذا درصد وقوع ترك خستگي در حالت متان به نسبت بنزين بالاتر ميرود .
در ادامه از دو روش زير با هدف كاهش زمان و حجم محاسبات ، مسأله را بررسي نموديم :
1- آناليز حرارتي پيستون با شرايط مرزي بدنه ثابت در مقايسه با شرايط مرزي گذرا
2- مدلسازي و تحليل دوبعدي پيستون در مقايسه با حالت سه بعدي
در قدم اول از نمودارهاي مرتبط با ديواره سيلندر و سرسيلندر كه از شرايط مرزي گذرا محاسبه شده اند ، متوسط گيري نموده و مقادير Tcylinder head=375K , Tcylinder wall=350K را بصورت شرايط مرزي ثابت پيستون قرار ميدهيم . درنهايت با حل يك دستگاه ماتريس (n-2)*(n-2) ميدان دماي پيستون را در زمان كوتاهتري خواهيم يافت . ميزان اختلاف بين دو حالت شرايط مرزي، كوچك و در حدود 2-4% براي كليه قسمتهاي پيستون محاسبه شده است .
در قدم بعدي پيستون را براي تحليل حرارتي در وضعيت دوبعدي مدلسازي و سپس شرايط مرزي را جايگزين مينمائيم . با مقايسه ميدان دما بين مدل دوبعدي با سه بعدي ، به لحاظ عددي و كيفي اختلاف فاحشي بچشم نميخورد و تنها ميتوان چنين بيان نمود كه ، در مدل دوبعدي موقعيت مكاني توزيع دما در قسمتهاي مختلف پيستون واضح نميباشد ، با اين وجود زمان محاسبه و تعداد گره ها ، ماتريس شبكه و....كاهش چشمگيري مي يابد . در اين پروژه هدف نهايي بررسي تنش معادل حرارتي – مكانيكي پيستون ميباشد ، لذا مشخص بودن محل وقوع ماكزيمم تنش و نقاط بحراني ضروري بوده و در نتيجه مدلسازي به فرم سه بعدي لازم ميباشد .
اين عمليات براي موتور XU7 كاري جديد است.
كلمات كليدي : انتقال حرارت ، احتراق دو ناحيه ، آناليز رهائي انرژي ، پيستون ، سوخت جايگزين