대형디젤엔진의 열변형 예측을 위한 해석적 기법연구
Analytical Study on the Thermal Deformation Prediction of a Heavy-Duty Diesel Engine
- 주제(키워드) Diesel Engine+Thermal Deformation+Analysis
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 유승현 교수님
- 발행년도 2006
- 학위수여년월 2006. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 해석적 연구에서는 4밸브 직렬 6기통 8L급 대형 디젤 엔진의 운전 시 부하 조건 하에서의 열전달과 열응력에 의한 구조적 변형 결과를 정리하고 엔진 각 구성품에 대한 내구성능을 평가 하였다. 주요 해석은 본 연구의 예비 연구로써 수행한 냉각수 유동해석 결과를 이용한 엔진의 온도분포, 엔진 전체의 변형과 실린더 라이너 변형, 가스켓 압력, 라이너의 Harmonic order 분석 등에 초점을 맞추었다. 해석 결과 모든 관심점에서 안전이 확인되었으며 기계적인 문제는 없는 것으로 평가되었다. 본 해석적 연구를 통해 몇 가지 주요 기술이 시도 되었다. 첫째, 구조해석에 필요한 제반 경계조건 추출과정, 특히 엔진 냉각수 유동해석의 CFD 결과를 구조해석 시 경계조건 부여를 위하여 벽면경계층에 Mapping하는 절차를 확립하였다. 둘째, 실린더 라이너의 변형을 체계적으로 분석할 수 있도록 CATIA를 이용한 Cloud point 데이터 도표화 기술을 적용하였다. 마지막으로 변형에 대한 각 차수별 분해를 통해 라이너의 내구성능을 평가하기 위한 Harmonic order 분석 기법을 채택하였다. 이를 통하여 운전 시 부하조건 하에서 보다 세밀한 라이너 성능평가를 가능하게 하였다.
more목차
감사의 글(Acknowledgement) Ι
논문 요약(Abstract) Ⅲ
본문 차례 Ⅳ
그림 차례 Ⅵ
표 차례 Ⅹ
1. 서 론
1. 1 연구배경 1
1. 2 연구내용 및 방법 1
1. 3 연구의 기대효과 2
2. 본 론
2. 1 유한요소모델 3
2. 1. 1 실린더 헤드(Cylinder head) 6
2. 1. 2 실린더 블록(Cylinder block) 10
2. 1. 3 실린더 헤드 가스켓(Cylinder head gasket) 13
2. 1. 4 가스켓 비드(Gasket bead) 13
2. 1. 5 크랭크 케이스(Crankcase) 14
2. 1. 6 실린더 라이너(Cylinder liner) 14
2. 1. 7 헤드 볼트 (Head bolt) 15
2. 2 경계 및 하중조건 17
2. 2. 1 열 하중조건 17
2. 2. 2 경계 조건 22
2. 3 유한요소해석(Finite Element Analysis) 24
2. 3. 1 열전달 해석 24
2. 3. 2 열응력 해석 24
2. 3. 3 헤드 볼트 체결력(Assembly Load) 25
2. 3. 4 열응력 및 체결력 25
2. 3. 5 연소실 내부압력(Gas pressure) 25
3. 해석 및 결과분석
3. 1 온도 분포 27
3. 2 응력 분포 34
3. 2. 1 열응력 34
3. 2. 2 볼트 체결 응력 36
3. 2. 3 열하중과 체결력에 의한 응력분포 38
3. 3 변형 41
3. 3. 1 체결력에 의한 변형 41
3. 3. 2 각 하중별 엔진의 전체적인 변형 45
3. 3. 3 체결력에 의한 실린더 라이너의 변형 51
3. 3. 4 체결력 하에서의 실린더 라이너 Harmonic order 분석 59
3. 3. 5 체결력, 열하중 및 5번 실린더 가스압력(160bar) 하에서의 라이너 변형 70
3. 3. 6 체결력, 열 하중 및 가스압력(160bar) 하에서의 실린더 라이너 Harmonic order 분석 77
3. 3. 7 헤드 가스켓 압력 분포 88
3. 4 연소실 압력 변화에 따른 변형 93
3. 4. 1 체결력, 열 하중 및 200bar의 연소실 가스압력 하에서의 라이너 변형 93
3. 4. 2 가스압력 변화에 따른 실린더 헤드의 변형 비교 100
3. 4. 3 가스압력 변화에 따른 가스켓 면압 변화 비교 101
4. 결 론 102
5. 참고문헌 104
