تحلیل حرارتی مواد هدفمند در استوانه‌ها و سمبه‌ها بر اساس روش اجزاء برتر

نویسندگان

چکیده

در این مقاله، تحلیل حرارتی استوانه و سمبه در موتورهای چهار استوانه‌ای، ساخته شده از مواد هدفمند، با استفاه از روش اجزاء برتر، انجام شده است. هدف از بکارگیری مواد هدفمند در استوانه و سمبه، افزایش عملکرد آنهاست. مواد هدفمند شامل ترکیبی از سفال‌ها و فلزات اند. در داخل استوانه، ماده از جنس سفال و در سطح خارجی آن، ماده از جنس فلز است. جنس روی تاج سمبه، سفال و سطح زیرین آن از فلز فرض شده است. این ترکیب باعث ایجاد خواص سایشی بهتر (بر اساس خواص سایشی سفال) می‌شود. همچنین، این ترکیب باعث ایجاد محافظ گرمایی (براساس خواص ضعیف انتقال حرارت سفال) می‌گردد. مزیت خواص سایشی برای سطح داخل استوانه و مزیت محافظ گرمایی برای سطح روی تاج سمبه مطرح است. نتایج تحلیل تطابق مناسبی بین روش‌های اجزاء محدود و اجزاء برتر را نشان می‌دهند. درحالی‌که تعداد اجزاء روش اجزاء برتر بسیار کمتر از تعداد اجزاء روش اجزاء محدود، با همان دقت نتایج است. همچنین، نتایج نشان می‌دهند که مقدار توان مربوط به خواص مواد هدفمند، تاثیر زیادی بر توزیع دما ندارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Thermal analysis of functionally graded materials in cylinders and pistons based on super element method

نویسندگان [English]

  • R. Pourhamid
  • H. Mahdavy Moghaddam
  • A. Mohammadzadeh
چکیده [English]

In the present article, the thermal analysis of the cylinder and the piston in four-cylinder engines, made of functionally graded materials (FGMs), has been performed by using the super element method. The objective of using FGMs in the cylinder and the piston is to increase their performance. FGMs include a combination of ceramics and metals. Inside the cylinder, the ceramic is considered and outside the cylinder, there is the metal. On the top area of the piston, it is consumed that there is the ceramic and on the bottom, there is the metal. This combination causes a better wear property (according to proper wear characteristics of the ceramic) and also makes a thermal barrier system (according to low heat transfer properties of the ceramic). The wear benefit is inside the cylinder and the thermal barrier benefit is on the top area of the piston. Obtained results indicate that there is a good agreement between finite element and super elements methods. However, the number of super elements is so lower than the number of finite elements with the same accuracy in results. In addition, the power value, which is related to material properties of FGMs, has no significant effect on the temperature distribution and the temperature gradient.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermal Analysis
  • Functionally graded material
  • Cylinder
  • Piston
  • Super element