摘要：利用量纲为1的基础关联式,考虑活塞内冷油腔结构、两相流的物理特性和局部流动特性对传热系数的影响,分析不同缸径活塞在不同发动机转速时内冷油腔内流体的流动特性,建立对流换热系数的预测模型.结果表明:雷诺数和普朗特数乘积的自然对数值随发动机转速的增加而增大;在发动机转速相同时,随着内燃机活塞缸径的增加,内冷油腔内流体的雷诺数和普朗特数乘积的自然对数值随之增大.通过对比数值模拟和硬度塞试验测试结果可知,对流换热系数预测模型可有效预测内冷油腔的传热系数,能为内冷油腔的设计提供一定的理论依据.

摘要：采用内冷油腔冷却可显著加强活塞的传热,但也会影响活塞头部的强度。为系统研究活塞结构与位置参数对活塞传热与结构强度的影响,优化内冷油腔的型式与其在活塞中的位置,以一款高压共轨柴油机活塞为研究对象,结合活塞的温度场测试,建立了活塞流固耦合传热有限元模型,对活塞的传热与结构强度进行了分析。在此基础上,采用正交试验设计法,分析内冷油腔的型式、距顶面距离和表面积3个因素对活塞传热与强度的影响。结果表明:3个因素对最高温度的影响基本相当,但其中表面积的影响最大,距顶面距离稍小,型式的影响最小。适当减小油腔的表面积可改善活塞顶面受热和油腔、回油孔和销座位置的应力集中,并减小变形量。

摘要：柴油机活塞的二阶运动不仅影响活塞侧击力、摩擦磨损、机油耗和漏气量,而且还对活塞内冷油腔内机油的振荡流动与传热性能产生影响。在活塞动力学与运动学分析的基础上,结合活塞内冷油腔内的振荡传热性能模拟试验结果,采用计算流体力学仿真方法,建立了包含往复运动与二阶运动的计算流体力学仿真模型,研究了活塞二阶运动对内冷油腔内机油的振荡流动与传热性能的影响规律。研究结果发现,二阶运动的径向运动主要影响内冷油腔中机油的振荡流动,偏摆运动主要影响内冷油腔的瞬时换热性能。二阶运动使内冷油腔的瞬时充油率降低,循环平均降低4.6%。对油腔壁面的瞬时换热性能影响很大,最大的变化幅值为24.9%。对于整个换热过程,虽然充油率降低,但平均换热系数变化不大。因此,二阶运动对内冷油腔综合换热性能的影响可以忽略不计。该研究可为耐高温高强度铝合金活塞的设计提供理论和技术参考。

摘要：为研究高强化活塞内冷油腔振荡强化传热机理,应用场协同理论对活塞内冷油腔中机油的振荡流动与传热过程进行分析。采用CFD软件Fluent模拟椭圆形油腔和水滴形油腔内机油的速度场、温度场的分布,得到2种结构油腔的平均场协同数和协同角余弦值在不同工况下的变化规律。结果表明,场协同理论能够很好地解释活塞内冷油腔的振荡强化传热性能,水滴形油腔内、外壁面处的协同角要小于椭圆形油腔,平均场协同数和协同角余弦值都大于椭圆形油腔,说明水滴形油腔的协同程度更好,其强化传热效果也更佳。采用场协同理论可以满足活塞内冷油腔的结构优化设计,为提高活塞内冷油腔的强化传热能力提供了理论参考。

摘要：以一款非道路用高压共轨柴油机铝合金活塞为研究对象,在试验测试的基础上建立了活塞-内冷油腔耦合传热数值仿真模型,研究了发动机循环过程中内冷油腔的振荡传热特性,分析了内冷油腔位置对活塞温度场和热应力场的影响规律。研究结果表明:在发动机循环过程中,内冷油腔壁面换热系数随油腔中机油分布规律周期性变化;内冷油腔靠近活塞顶面和环槽底面时,能显著降低活塞最高温度及一环槽温度,内冷油腔设计时应在结构强度允许范围内,尽量靠近活塞顶面和环槽底面;内冷油腔过于靠近活塞壁面时,活塞第三环槽及内腔顶面区域出现较大的局部热应力。

摘要：研究某高强化柴油机锻钢活塞内冷油腔设计,利用有限元分析软件对活塞设计方案进行模拟分析,通过对活塞温度场、销孔接触压力、各关键部位的疲劳系数对比分析,扁平形内冷油腔悬臂梁长,内冷油腔底部内侧和燃烧室底部疲劳系数偏低,有开裂失效的风险,悬臂梁缩短后内冷油腔和燃烧室疲劳系数显著提高,搭载发动机进行试验验证,活塞满足发动机使用要求。结果表明:高置大容积随燃烧室形状内冷油腔结构不仅影响活塞的冷却效果同时影响活塞的结构强度,内冷油腔底部与燃烧室底部悬臂梁强度要满足可靠性要求,活塞温度超过450℃建议采用42CrMo4材料。

摘要：内冷油腔强制冷却是降低高强化柴油机活塞热负荷的有效方法,但内冷油腔冷却对冷却喷嘴及喷油有着较高的要求,本文通过介绍流体特性及内冷油腔活塞对喷油冷却的要求,间要阐述了冷却喷嘴设计注意事项及冷却喷嘴喷油试验情况。

摘要：内冷油腔强制冷却是降低高强化柴油机活塞热负荷的有效方法,但内冷油腔冷却对冷却喷嘴及喷油有着较高的要求,本文通过介绍流体特性及内冷油腔活塞对喷油冷却的要求,简要阐述了冷却喷嘴设计注意事项及冷却喷嘴喷油试验情况。

摘要：内冷油腔作为大功率内燃机用活塞的主要的设计手段之一,应用已经非常普遍。内冷油腔的潜在失效会对内燃机运行和车辆安全产生不同程度的影响。对活塞内冷油腔几种潜在失效模式的潜在危害、表现形式、特性及可能产生的原因进行分析。

摘要：通过调整活塞内冷油腔与活塞燃烧室部位的距离,研究内冷油腔位置对活塞表面温度分布、应力分布及疲劳系数的影响。研究表明:活塞内冷油腔位置影响活塞的温度分布和应力分布,内冷油腔与燃烧室距离越近,对燃烧室冷却效果越好,燃烧室温度越低,但相应地,燃烧室传入内冷油腔的热量越多,内冷油腔的温度越高;内冷油腔与燃烧室距离越近,燃烧室应力越大,疲劳系数越小,结构强度越低;反之,燃烧室应力越小,疲劳系数越大,结构强度越好。