[发明专利]一种柴油机配气机构的模拟分析方法

权利要求书

1.一种柴油机配气机构的模拟分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：温度场的分析：使用模拟燃烧的方法，直接模拟柴油机燃烧室内燃料的燃烧反应，获得燃气温度场，并通过壁面换热得到燃烧室的壁面温度场，从而获得组件温度场；

S2：热力耦合的分析：对配气机构整体进行系统的热力耦合分析；

S3：合理间隙的分析：分析出热工作环境下，柴油机活塞与气缸、活塞与气门、气门与气门横臂之间的热变形，进而得到冷态下三组组件之间针对热变形应预留的合理间隙。

2.如权利要求1所述的一种柴油机配气机构的模拟分析方法，其特征在于，步骤1的柴油机气缸内燃气及壁面温度场分析包括燃烧模拟分析和建立有限元分析模型。

3.如权利要求2所述的一种柴油机配气机构的模拟分析方法，其特征在于，燃烧模拟分析采用模拟燃烧的方法分析缸内壁面温度场，具体内容如下：

(1)利用Creo 3.0软件，根据265柴油机基本结构参数建立配气机构三维几何模型；

(2)利用Ansys Workbench 19.0软件中的DesignModeler模块建立燃烧区域的模型；

(3)将燃烧有限元模型导入Fluent 19.0软件中进行燃烧模拟，得到缸内燃气温度场；

(4)在Fluent 19.0软件中通过壁面换热的方法得到缸内壁面温度场；

(5)使用Ansys Workbench 19.0软件建立热分析有限元模型；

(6)将燃烧分析得到的壁面温度场作为边界条件，通过热传导和热辐射获得配气机构温度场。

4.如权利要求2所述的一种柴油机配气机构的模拟分析方法，其特征在于，将在Creo3.0软件中建立的三维几何模型导入到Ansys Workbench19.0软件中，建立265柴油机配气机构有限元分析模型，建立有限元分析模型过程分为以下几步：

(1)建立缸内燃烧区域；

(2)根据实际情况对不同的壁面进行相应的材料参数设置；

(3)根据柴油机实际情况模拟冷却系统对壁面温度的影响；

(4)根据国内外相关研究成果选取模拟中可以用来替代柴油组分的燃料，并设置反应物、反应步骤和生成物的设计参数；

(5)对进气口流量、温度和压力进行设置并添加松弛因子。

5.如权利要求4所述的一种柴油机配气机构的模拟分析方法，其特征在于，对于缸内燃烧区域的建立，根据实际工况，将三维模型导入Ansys Workbench19.0软件中，使用DesignModeler模块建立气缸内部燃烧区域，燃烧区域按照实际工况选取气缸套内壁、活塞上表面、气缸盖、气门为边界。

6.如权利要求4所述的一种柴油机配气机构的模拟分析方法，其特征在于，对于材料参数的设定，把整个燃烧区域的壁面分割为11个独立的壁面，然后根据实际情况在不同的接触面添加不同的材料属性。

7.如权利要求1所述的一种柴油机配气机构的模拟分析方法，其特征在于，S2的配气机构组件热力耦合的分析计算针对不同工况下燃烧室内部的压力特点，分三种工况，即进气工况、压缩及爆炸工况、排气工况对约束面进行约束，再分两种方法加载内部压力，即对进、排气工况内部加载稳态的压力，对压缩及爆炸工况加载变化的压力，分析出配气机构组件的等效应力和应变。

8.如权利要求1所述的一种柴油机配气机构的模拟分析方法，其特征在于，S3中对265柴油机缸内燃气温度场和组件温度场进行分析，再对配气机构进行热力耦合分析，并计算出配气机构组件之间的合理间隙，具体操作如下：

S301：使用Creo 3.0软件进行三维实体建模；

S302：使用Fluent 19.0软件来模拟柴油机燃烧室内部燃烧环境，得到燃烧室壁面的稳态温度场和进、排气冲程时的缸内壁面承受的压力；

S303：使用Ansys Workbench 19.0软件，以燃烧分析得到的壁面温度场为初始条件，采用传热学理论获得配气机构组件温度场；

S304：使用Ansys Workbench 19.0软件，利用获得的组件温度场对配气机构进行热力耦合分析，该分析分三种工况和两种压力加载方式，从而得到配气机构各组件的等效应力、应变和变形的分布规律；

S301：使用Ansys Workbench 19.0软件，对缸套与活塞、活塞与气门、气门与气门横臂三对组件之间的间隙进行分析，进而分析出冷态环境下三组部件之间应预留的合理间隙。