تحلیل تنش حرارتی پیستون یک موتور احتراق داخلی جرقه ای و ارائه پیشنهاد برای جنس پیستون

در این تحقیق تنش های حرارتی بوجود آمده در پیستون یک موتور احتراق داخلی جرقه ای مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا توسط فرمولهای استخراج شده از منابع موجود شرایط مرزی مسئله تعیین شده است. این شرایط مرزی با فرض رسیدن به حالت پایدار حرارتی و در حالت متوسط فضایی و زمانی ، در دور موتورهای 1000 ، 2000 ، 3000 ، 4000 و 5000 دور در دقیقه بدست آمده اند. پیستون بدون حرکت در نظر گرفته شده و اثرات ناشی از حرکت پیستون به صورت شرایط مرزی شبیه سازه شده اند ، سپس اقدام به طراحی مدل سه بعدی پیستون در نرم افزار کتیا شده و این مدل جهت تحلیل به نرم افزار انسیس وارد شده است. جنس پیستون را آلیاژی از آلومینیوم در نظر گرفته و با استفاده از المانهای ساختاری-حرارتی و اعمال شرایط مرزی بدست امده ، توزیع دما و همچنین تنشهای حرارتی ایجاد شده روی پیستون ، در دور موتورهای مذکور بررسی شده اند ، نتایج نشان دادند بیشترین دما در مرکز تاج پیستون و بیشترین تنش حرارتی روی نشیمنگاه پین رخ می دهد. همچنین افزایش دور موتور ، سبب بالا رفتن دما و تنش حرارتی در نقاط مختلف پیستون می شود. سپس به منظور بررسی صحت کار انجام شده ، نتایج به دست آمده از حل المان محدود با نتایج ازمایشگاهی مقالات و پژوهشهای پیشین مقایسه شده اند. این مقایسه تطابق خوبی را میان جواب های المان محدود و داده های آزمایشگاهی نشان می دهد در انتها به منظور کاهش تنش حرارتی و کاهش در اتلاف حرارت از طریق پیستون با ایجاد تغییرات در جنس پیستون قدام به بهبود جنس آن شده است.

Keywords:

پیستون , توزیع دما , تنش حرارتی , موتور احتراق داخلی , اشتعال جرقه ای , انرژی , سرامیک