تحلیل ترمو مکانیکی پیستون موتور SI با استفاده از مدل ساده دمای دیواره

Abstract

تحلیل حرارتی و محاسبه توزیع دما در پیستون برای کنترل تنش­های حرارتی و تغییر شکل­ها در محدوده مجاز، اهمیت دارد. در این تحقیق ابتدا انتقال حرارت در پیستون موتور احتراق جرقه­ای محاسبه شده، سپس با تعیین شرایط مرزی حرارتی و مکانیکی و اعمال آنها، تحلیل تنش پیستون با استفاده از روش اجزا محدود انجام شده است. برای محاسبه انتقال حرارت، از یک مدل مقاومتی ساده برای تعیین دمای دیواره­ها استفاده شده، بدین ترتیب که برای هر یک از دیواره­ها یعنی پیستون، سیلندر و سرسیلندر، یک دمای مجهول در نظر گرفته شده و معادلات انتقال حرارت مربوطه با مدل احتراق دو ناحیه­ای به صورت همزمان حل شده است. مجموعه این عملیات به وسیله کدی که در نرم افزار MATLAB نوشته شده، انجام شده و درستی نتایج با داده­های تجربی موتور EF7.TC مقایسه شده است. برای محاسبه تنش­های حرارتی و مکانیکی و مقایسه آنها با هم، نتایج بدست آمده از قسمت قبل برازش منحنی شده و توسط نرم­افزار ANSYS فراخوانی و بر پیستون اعمال شده است. برای بررسی درستی نتایج، نتایج شبیه­سازی با نمونه­های واقعی پیستون آسیب دیده مقایسه شده و نشان داده شده که نواحی بحرانی مشخص شده، برابری خوبی با نواحی شکست در نمونه­های واقعی دارد.