基于热流体的活塞环-缸套润滑研究

• 作 者: 王侃
• 机 构: 天津大学
• 出 处: 天津大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 热流体 活塞环-缸套 有限差分 内燃机 缸套润滑性能

活塞环一缸套系统润滑状况直接影响到内燃机的动力性、燃油经济性、尾气排放及零部件的使用寿命。特别是在现代高速内燃机上,活塞环的工作条件异常恶劣,常处于高温、高压的工作环境。这也造成长期以来活塞环一缸套系统润滑性能的研究是内燃机研究领域中的一个热点,在内燃机设计中占有非常重要的地位。因此,从机理上对活塞环.缸套润滑性能进行研究,以此来改善活塞环的润滑状况就显得非常必要。　　
本文研究从热流体角度出发,发展了活塞环-缸套润滑的理论模型,主要研究成果为:　　
1)从粘性流体基本能量方程出发,综合考虑非定常、可压缩、热传导、剪切变形、粘性耗散等多个因素建立了更为完善的润滑油能量方程,考虑活塞环、缸套的吸附层厚度对润滑油粘度的影响进行粘温修正,建立了等效粘度的雷诺方程,通过润滑油状态方程考虑了润滑油膜高温高压下的变密度效应；　　
2)利用有限差分法,其中时间采用一阶向后格式、空间采用三点中心差分格式,得到基于热流体的活塞环.缸套润滑模型差分方程,给出了求解流程图:　　
3)建立了一种高效的活塞环优化设计方法,既从诸多备选因素中利用灵敏度分析筛选出影响活塞环润滑性能的高权重因素作为优化变量,通过均匀设计、多元回归分析进行优化建模,再利用单纯形法进行优化；　　
4)以国内常见某柴油机机型为例进行了基于热流体的活塞环.缸套润滑模型求解和优化。　　
分析表明,当考虑热流体和附面层影响时,活塞环-缸套润滑系统的最小油膜厚度在减小。