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申请/专利权人：上海交通大学
摘要：一种内燃机技术领域的三维活塞环‑缸套接触副多物理场耦合仿真模型构建方法，包括以下步骤：基本建模参数输入，包括材料属性参数及发动机结构及性能参数；三维传热模型构建，活塞环及缸套的固体传热特性基于稳态热传导方程描述；三维润滑模型构建，将三维活塞环表面设置为润滑域，并建立膜厚方程；三维动力学模型构建，将三维柔性活塞环和缸套进行空间离散；多物理模型耦合求解，对平均雷诺方程、动力学方程、流体传热方程及固体传热方程进行空间离散；摩擦副工作性能分析，从传热特性、动力学特性和摩擦学特性三个方面分析多物理场耦合环境下的摩擦副工作性能。本发明将润滑活塞环‑缸套接触副仿真模型的考虑因素和分析能力进行了拓展，可为接触副的摩擦学设提供更加精细化的支撑。
主权项：1.一种三维活塞环-缸套接触副多物理场耦合仿真模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、基本建模参数输入，包括材料属性参数及发动机结构及性能参数；步骤二、三维传热模型构建，活塞环及缸套的固体传热特性基于稳态热传导方程描述，润滑流体的传热特性则基于瞬态三维能量方程计算；在固体和流体交界处添加温度场的连续性条件，其余位置添加第三类边界条件；步骤三、三维润滑模型构建，将三维活塞环表面设置为润滑域，并建立膜厚方程；基于平均雷诺方程描述薄层油膜的润滑特性，以此考虑表面粗糙度对润滑流量的影响；当进入混合润滑状态后，采用Greenwood-Tripp接触模型计算微凸体接触压力及摩擦力；步骤四、三维动力学模型构建，将三维柔性活塞环和缸套进行空间离散并依据基本材料参数获得单元质量矩阵、刚度矩阵，将所有单元组装后可获得部件及系统的质量和刚度矩阵；进一步地，引入瑞利阻尼并建立系统动力学方程组；步骤五、多物理模型耦合求解，对平均雷诺方程、动力学方程、流体传热方程及固体传热方程进行空间离散，并采用向后欧拉法建立动力学方程和传热方程的时间步进格式，由此获得的代数方程组基于牛顿-威尔逊方法求解；步骤六、摩擦副工作性能分析，从传热特性、动力学特性和摩擦学特性三个方面分析多物理场耦合环境下的摩擦副工作性能。
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百度查询： 上海交通大学 一种三维活塞环-缸套接触副多物理场耦合仿真模型构建方法
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