تحليل ترمو-مكانيكي پيستون موتور SI با استفاده از مدل ساده دماي ديواره

Thermo-mechanical Analysis of SI Engine Piston using Concise Wall Temperature Model

تحليل حرارتي و محاسبه توزيع دما در پيستون براي كنترل تنش هاي حرارتي و تغيير شكل ها در محدوده مجاز، اهميت دارد. در اين تحقيق ابتدا انتقال حرارت در پيستون موتور احتراق جرقه اي محاسبه شده، سپس با تعيين شرايط مرزي حرارتي و مكانيكي و اعمال آنها، تحليل تنش پيستون با استفاده از روش اجزا محدود انجام شده است. براي محاسبه انتقال حرارت، از يك مدل مقاومتي ساده براي تعيين دماي ديواره ها استفاده شده، بدين ترتيب كه براي هر يك از ديواره ها يعني پيستون، سيلندر و سرسيلندر، يك دماي مجهول در نظر گرفته شده و معادلات انتقال حرارت مربوطه با مدل احتراق دو ناحيه اي به صورت همزمان حل شده است. مجموعه اين عمليات به وسيله كدي كه در نرم افزار MATLAB نوشته شده، انجام شده و درستي نتايج با داده هاي تجربي موتور EF7.TC مقايسه شده است. براي محاسبه تنش هاي حرارتي و مكانيكي و مقايسه آنها با هم، نتايج بدست آمده از قسمت قبل برازش منحني شده و توسط نرم افزار ANSYS فراخواني و بر پيستون اعمال شده است. براي بررسي درستي نتايج، نتايج شبيه سازي با نمونه هاي واقعي پيستون آسيب ديده مقايسه شده و نشان داده شده كه نواحي بحراني مشخص شده، برابري خوبي با نواحي شكست در نمونه هاي واقعي دارد.