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基于流固耦合的低速柴油机缸套变形分析

缸套是大型低速柴油机的重要组成部分，在正常工作时会受到螺栓预紧力及高温燃气作用，缸套内表面受热负荷作用，外部被冷却水套包裹，导致缸套处于极高的温度梯度之下。一旦缸套形变过大，缸套与活塞环之间的润滑会发生破坏，甚至产生窜气、窜油等不良现象，因此针对缸套变形量进行研究具有十分重要的意义。本文针对某型低速单缸机缸套变形进行探究，基于流固耦合的方法，建立低速单缸机固体域，流体域模型，探究考虑螺栓预紧力下的缸套冷态变形及考虑热负荷与螺栓预紧力共同作用下的缸套热变形。利用HYPERMESH对几何模型进行前处理及网格划分，并将处理好的固体域网格模型导入ABAQUS计算缸套冷态变形；利用STAR-CCM+划分流体域网格求解流体域温度场，通过节点映射将耦合面温度场与换热系数边界映射到固体域耦合面，计算缸套温度场分布；并基于温度场分布，求解缸套热变形。分析结果表明：螺栓预紧力、热负荷对于缸套变形均产生影响，单独考虑热负荷对缸套表面的影响时大于单独考虑螺栓预紧力的影响，两种负荷影响均具有沿轴向方向递减的特征，且该变形具有明显的方向性，对后续在分析缸套-活塞环之间配合及活塞在缸套中如何装配具有十分重要的意义。