王梅

(上海柴油机股份有限公司，上海 200438)

0 引言

随着内燃机越来越向高强化、高功率密度发展，热负荷问题也日益突出。缸盖作为发动机最重要的零部件之一，设有进排气道、水套、火花塞、喷油器孔、螺栓孔等结构，承担着进排气、密封、供油及冷却的作用，使得其结构尤为复杂。与此同时，缸盖底面还要承受高温燃气的冲击，内燃机工作时缸盖各个位置处产生很大的温度梯度，极易形成应力集中而产生热裂或热疲劳，一旦发生这种故障，维修成本巨大[1]。因此，有必要对缸盖开展一系列的热负荷仿真分析。

目前，有三种常用方法获得缸盖温度分布。第一种是仅进行水套Computational Fluid Dynamics(CFD，计算流体动力学)计算，燃气侧边界根据经验分区域设定，分别赋予温度和换热系数，计算获得初步的温度场结果，再利用试验数据修正模拟结果，以达到较准确的温度分布。这种手段完全依赖测温数据，而且由于测点数目有限，只能实现局部修正，保证局部区域的温度较为准确，而且修正过程一般要进行几轮复算才能完成，工作量较大；第二种是根据传统一维计算结果及经验公式得到燃气侧边界。火力面热边界的获取是通过一维热力学软件仿真，其中，温度边界按照一维计算得到的缸内平均温度施加，换热系数边界则考虑了与缸径的无量纲关系[2]。与燃气直接接触的缸套壁面采用分区施加法，结合经验公式对不同高度的缸套内壁面施加温度和换热系数[3-4]。这种方法由于有经验公式的支持，比第一种方法的精确度更高，且方法简单便捷；……