Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác của cặp pít tông - xi lanh động cơ diesel lai máy phát điện tàu thủy
Thông tin không được cung cấp trong văn bản.
Luận án tập trung nghiên cứu sự tương tác phức tạp của cặp pít tông - xi lanh trong động cơ diesel tàu thủy, đặc biệt dưới ảnh hưởng của phụ tải cơ nhiệt. Sự chuyển động của pít tông trong xi lanh có tính chu kỳ nhưng thực tế rất phức tạp, tạo nên tương tác phức tạp giữa cặp chi tiết này. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của phụ tải cơ nhiệt đến sự tương tác này là cần thiết và có ý nghĩa khoa học.
Mục đích của luận án là phân tích và lựa chọn mô hình tính toán sự tương tác. Để đạt được mục tiêu này, luận án giải quyết hai vấn đề chính: xây dựng mô hình tính toán sự tương tác của cặp pít tông - xi lanh, và xác định trường nhiệt độ, trường biến dạng nhiệt của cặp pít tông - xi lanh động cơ để xác định khe hở nhiệt giữa chúng ở các chế độ khác nhau. Luận án khảo sát ba mô hình tương tác cặp pít tông - xi lanh đã được nghiên cứu từ những năm 1940: mô hình không có khe hở và không có sự tương tác, mô hình có khe hở và không có sự tương tác, và mô hình có khe hở và có sự tương tác. Đặc biệt, mô hình không có khe hở được xây dựng để khảo sát bài toán động học và động lực học cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền với giả thiết pít tông và xi lanh không có khe hở và có độ cứng tuyệt đối.
Về mô hình tính toán trường nhiệt độ, luận án phát triển mô hình hình học cho pít tông (có tính lặp theo quỹ đạo tròn và đối xứng mặt) và ống lót xi lanh (có tính đối xứng trục). Mô hình toán học đặc trưng bởi nhiều biên trao đổi nhiệt. Các giả thiết và điều kiện biên để tính toán trường nhiệt độ và biến dạng nhiệt được trình bày, bao gồm công thức cho véctơ biến dạng nhiệt. Mô hình nghiên cứu tổng thể ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác của cặp pít tông – xi lanh được rút ra từ hệ phương trình liên quan đến tính toán nhiệt, chuyển động phụ của pít tông và lực va đập.
Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) cùng với phần mềm ANSYS Workbench LS-Dyna được lựa chọn để giải bài toán va chạm. Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được mô hình lý thuyết xác định ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác của cặp pít tông - xi lanh động cơ diesel lai máy phát tàu thủy, trong đó khe hở nhiệt được xác định là đại lượng phản ánh phụ tải nhiệt. Luận án đã xác định trường nhiệt độ và khe hở nhiệt của cặp pít tông - xi lanh động cơ 6Ч 12/14, bao gồm việc tính toán điều kiện ban đầu, điều kiện biên và các hệ số trao đổi nhiệt ở chế độ 100% tải. Sau khi chia lưới phần tử hữu hạn bằng ANSYS Workbench, kết quả tính toán trường nhiệt độ và biến dạng nhiệt đã được giới thiệu. Khe hở nhiệt tại ba mặt cắt được xác định, cho thấy sự thay đổi theo hành trình pít tông. Tính toán sự tương tác được thực hiện trong hai trường hợp: không có giãn nở nhiệt và trong chế độ làm việc. Kết quả chỉ ra rằng vận tốc chuyển động ngang của pít tông có ảnh hưởng đáng kể đến lực va đập, với lực va đập lớn nhất đạt 25.838 N trong trường hợp vận tốc và lực ngang đều lớn.