抽象的
在內燃機，氣缸塊，氣缸蓋，活塞和其他部件的熱分析非常重要。對這些零件的正確分析導致實際上取得了更接近的結果。因此，如果有效地選擇了發動機零件的材料和設計，以提高其效率引擎。這也導致汽車的壽命增加。在本文中，已嚐試使用ANSYS軟件進行熱分析引擎氣缸蓋。分析的結果將有助於在室溫下發現溫度分布和通過頭部的總熱通量。
引擎氣缸蓋的引入
發動機是一種機械裝置，可將燃料的化學能力轉化為機械功率。幾乎所有車輛都有引擎。發動機在增強車輛能力方麵起著重要作用。根據燃燒過程，有兩個主要引擎類型。
1）內燃（IC）引擎
IC引擎與EC發動機相比，世界各地非常普遍。如今，IC發動機的效率比以前更具關注點。IC發動機缸蓋非常重要，因為它是必須具有高溫的部分。
在IC發動機中，氣缸蓋（通常被非正式稱為簡稱的頭部）位於氣缸塊頂部的圓柱體上。它在氣缸頂部關閉並形成一個燃燒室。墊圈用氣缸蓋接頭封閉。大部分發動機缸蓋為氣缸提供空氣和燃料，還為通道提供了允許排放氣體的空間。該頭也可以是安裝噴嘴，火花塞和噴油器的地方。在圓柱體內引擎，活塞上下移動以壓縮空氣燃料混合物。氣缸包含以下組件。
- 凸輪軸
- 活塞
- 入口和排氣閥
- 噴油器
- 火花塞
氣缸蓋的熱分析是基本的，因此將考慮到有多少發動機缸頭可以在沒有疲勞的情況下承受溫度。在考慮車輛的性能時，選擇有效的設計引擎製造主要取決於已選擇的材料，原因是內燃機的性能直接與熱應力有關。在熱分析中，通過改變溫度研究的材料的性能。如今，使用了不同的熱分析類型，例如DTA，DSC，DMA等以及許多其他類型，但是這些非常重要。熱分析定義為可以編程的材料對溫度的依賴性。
熱分析具有廣泛的應用。它可以在溫度差意味著傳熱方式的物質上進行。當在固體等相同的介質中進行熱傳遞時，就會發生傳導。當固體變為氣體等培養基變化時，就會發生對流，而輻射不需要介質。發動機氣缸蓋的設計是內燃機中最關鍵的部分，可以通過以下事項來描述。
- 熱負荷
- 高壓
- 冷卻設計
在大多數情況下，疲勞發生在引擎氣缸蓋在升高溫度下，導致事故。氣缸蓋和缸內發生的現象非常複雜，例如圓柱體塊的形狀，圓柱體蓋和圓柱體塊之間的熱電阻，以及許多其他。因此，理性方法不足以進一步分析氣缸蓋。氣缸蓋IC引擎比其他任何部分都有巨大的溫度。熱分析需要在圓柱體設計之前。
熱應力氣缸蓋當最大拉伸熱應力超過應力應變圖中的斷裂應力時發生。熱應力非常重要，因為熱應力會增加零件的強度降低，並且會導致疲勞並導致磨損。因此，必須將熱應力保持在不會引起疲勞的極限內。
事故發生作為減少熱應力的安全因子的可能性更大。因此，像ANSYS和其他許多其他軟件有關模擬和計算溫度，熱通量，熱應力等參數很有用。從軟件中獲取的結果與實際結果並不相同，但非常接近。但是關於材料行為的想法。
的熱能引擎一直是改進的最重要領域引擎表演。有許多方法和工具可以分析引擎，例如CFD和ANSYS軟件。盡管如此，在這裏，我們使用ANSYS Workbench分析了熱能性能，例如IC發動機缸蓋的溫度和熱流。
氣缸蓋引擎用於密封氣缸，火花塞和閥中有限的燃燒室的工作端。研究表明，使用分析工具ANSYS 15.0.7，在由結構鋼製成的內燃機的常規圓柱體上進行熱分析。在此分析中，為IC發動機氣缸蓋開發了溫度分布和傳熱模型，並將熱絕緣集成到ANSYS中。結果表明，鋼材料導熱率較小的氣缸蓋表麵的峰值溫度增加了20％至30％。
在燃燒室中產生的熱量使由於過熱引起的熱量允許將熱量轉移。這些有效的廢熱分布在平穩功能中起著至關重要的作用IC引擎。這種傳熱包括通過牆壁傳導和由於周圍的氣流而引起的對流。結果表達了關鍵區域中高溫損害的估計。結果顯示閥頭的應力很高。在閥橋上發現了發動機缸和輸出功率的溫度，並具有高應力計算的溫度，大多數高於彈性極限。
在IC引擎，發生燃料的燃燒，並產生熱能。在這種做法中，熱量不會完全轉化為工作。僅生成的熱能在曲軸上轉化為有用的工作。通過發動機邊界，排氣熱和拒絕冷卻液的熱量，剩餘的熱量將被拒絕。
氣缸蓋是一個非常複雜的部分引擎並且，在工作周期期間，它具有較高的熱應力和機械載荷。閥橋是發動機氣缸蓋的最弱部分，因為熱空氣穿過排氣門，並通過進氣門冷卻空氣。氣缸頭這部分的疲勞是一個非常普遍的問題，可降低氣缸蓋的壽命。找到一種減少該區域熱失真限製的方法非常重要。
這項研究的目的表明，燃燒氣體的最終溫度內部是引擎很高。為了克服過熱，燃燒室周圍的金屬表麵的峰值溫度僅限於顯著較低的值。為此，必須將冷卻提供給氣缸蓋，氣缸，閥門和活塞。
溫度和熱通量沒有從進行熱壓的條件下提高的一致性，從而促進了燃燒壓力的實質機械載荷。必須考慮到所有這些問題的發動機頭的策略，以驗證輕鬆的操作引擎。在這項研究中，我們需要一塊完整的信息來分析所包括的所有過程。調查表明，該模型是在固定鰭片的3D固體工作設計軟件上製作的；他們調節發動機缸鰭並減少厚度。可以得出結論，材料選擇是非常重要的部分。
氣缸中燃燒氣體的最高溫度IC引擎很高。為了防止加熱，主要是表麵的溫度，燃燒室僅限於較小的值數量。為此，向發動機的氣缸，板和活塞提供了冷卻源。熱通量和溫度，這些環境沒有提出的一致性會導致熱應力，這增加了燃燒室中原本顯著的機械負載。
發動機的氣缸蓋是直接接觸到非常高的燃燒壓力和溫度的IC發動機的主要組件之一。此外，房屋吸氣和閥門，燃燒燃料以及複雜的冷卻方式。所有這些氣缸頭的後果導致無法運行，例如由於有限的冷卻區域的極端加熱，例如疲勞裂紋和扭曲。在這些過程中，閥座座椅上各地的危險區域的壓力以及閥之間的小連接。這些區域是極端的熱負荷，因為它們不僅通過燃燒量從圓柱體的燃燒氣中獲得熱量。
從氣缸和閥中提取的所有這些氣體的溫度非常廣泛，對發動機性能非常有害。這些快速流動氣體的運動極大地促進了傳熱到牆壁。在閥門的相應區域中，大多數收集在閥中收集的熱量被拒絕。這些效果大大增加了閥門上的熱應力和負載，並對發動機部件造成損壞。應分析閥門上的溫度和機械應力。溫度場和壓力應分析。
有許多用於熱分析的軟件氣缸蓋，但最好的之一是ANSYS。它是一個完整的CAE軟件，具有許多功能，例如結構，熱和瞬態分析。超級網格也是很好的軟件，但僅提供網格序列但不完整的分析。在ANSYS中，還有兩種工作台和APDL產品用於分析。機械APDL具有良好的結果範圍，僅適用於簡單的幾何。另一方麵，工作台適用於複雜的幾何形狀，但結果並非如此準確。在這個項目中，我們使用ANSYS Workbench進行發動機缸蓋的分析。
方法
IC發動機氣缸蓋模型是在SolidWorks 2018中製作的，並且正在ANSYS中進口進行熱分析。使用ANSYS 15.0.7生成了簡單的網格，然後再應用邊界條件以獲取溫度分布和熱通量和其他參數的結果。實心模型是使用照片視圖360渲染的。
結果
該模型的分析是在ANSYS 15中進行的。在此模擬中，所使用的材料是結構性鋼，並在下麵給出了施加的邊界條件
內部的溫度為900℃，分析是在室溫下進行的，即25℃。對流值為1.25W/m2。℃。
上圖（圖1）表示發動機頭的網絡幾何形狀。
上圖（圖2）將導入的模型演示為ANSYS。
上圖（圖3）代表當我們施加溫度時，發動機頭的形狀。
上圖（圖4）表示ANSYS軟件中的對流過程。
上圖（圖6）表示發動機頭的ANSYS分析期間的瞬態溫度。
上圖（圖7）表示發動機頭的穩態熱分析。
上圖（圖8）表示總熱通量。
上圖（圖9）還表示ANSYS軟件中的穩態熱分析。
上圖（圖10）顯示了分析後的熱分析閥。
上圖（圖11）表示ANSYS軟件分析後的全局最高溫度。
從上麵的溶液結果可以觀察到，隨時間增加的溫度逐漸升高，然後變為恒定。圓筒頭的最高溫度熊引擎是1286.6℃。在時間間隔內，最低溫度為-34.35℃。隨著時間的增加，總熱通量會減少。
| 時間[S] | 最小[°C] | 最大[°C] |
| 1.E-002 | -559.95 | 1286.6 |
| 2.E-002 | -446.78 | 918.01 |
| 3.2205E-002 | -358。 | 900。 |
| 5.2319E-002 | -265.31 | 901.01 |
| 8.329E-002 | -202.25 | 931.4 |
| 0.13051 | -144.82 | 941.55 |
| 0.20363 | -119.74 | 939.22 |
| 0.30363 | -96.347 | 933.18 |
| 0.40363 | -75.712 | 928.19 |
| 0.50363 | -56.607 | 924.36 |
| 0.60363 | -48.412 | 921.4 |
| 0.70363 | -45.735 | 919.06 |
| 0.80363 | -42.319 | 917.17 |
| 0.90363 | -38.417 | 915.63 |
| 1。 | -34.359 | 914.37 |
結論
在這項工作中，用結構鋼對發動機缸體進行熱分析，以確定氣缸蓋中溫度的行為和總熱通量，從而在整個頭部均可獲得最佳效果。對於目前的工作，發動機氣缸蓋在SolidWorks 2016中進行了建模，並且在ANSYS 15.0.7中進行了氣缸蓋的熱分析。從上述結果可以看出，結構鋼是圓柱體的最佳材料，因為它在高溫下的表現通常。就實際的應用關注而言，幾乎所有的氣缸蓋都是由結構鋼製成的。從上述結果可以看出，即使在頭部內部施加的900°施加的高溫下，熱應力也處於控製範圍。