بهینه سازی هندسه پیستون موتور درون سوز با استفاده از روش طراحی آزمایش ها با هدف کاهش وزن

پیستون یکی از اجزای کلیدی موتورهای احتراق داخلی است که وزن آن به واسطه تاثیر مستقیم بر نیروهای اینرسی، نقش مهمی در عملکرد کلی موتور دارد. هدف این پژوهش، کاهش وزن پیستون با حفظ مقاومت مکانیکی و حرارتی آن است. در ابتدا، مدل های مختلف پیستون با استفاده از نرم افزار CATIA P۳ V۵-۶R۲۰۲۲ طراحی شدند. با تغییر پارامترهای هندسی شامل شعاع داخلی و عمق شیار، ۲۵ مدل برای آلیاژ آلومینیوم و ۲۵ مدل برای فولاد طراحی شد. مدل ها در نرم افزار ANSYS Fluent تحلیل گردیدند و پارامترهایی مانند تنش، دما و شار حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفتند. سپس، با استفاده از نرم افزار Minitab و رویکرد طراحی آزمایش ها (DOE)، داده های حاصل تحلیل آماری شدند. نتایج نشان داد که پیستون آلومینیومی با شعاع داخلی ۵۷.۳۶ میلی متر و عمق شیار ۶.۷۸ میلی متر، بهترین عملکرد را از نظر کاهش وزن با حفظ شرایط عملکردی دارد؛ به طوری که وزن آن نسبت به پیستون اولیه، ۲۴۳ گرم کاهش یافته است. این کاهش وزن می تواند بهبود بازده موتور، کاهش مصرف سوخت و کاهش آلایندگی را به دنبال داشته باشد.

Keywords:

هندسه پیستون , موتور احتراق داخلی , بهینه سازی , طراحی آزمایش ها