Создание трехмерной модели (блок А)

На панели Toolbox выбираем категорию Component System и запускаем подпрограмму Design Modeler создания детали. Для создания упрощенной модели поршня необходимо определиться с последовательностью операций, которые мы будем выполнять в ходе построения. В нашем случае поршень будет представлять собой тело вращения. Поэтому первой операцией логично будет совершить операцию вращения. Далее необходимо будет создать бобышки и другие конструктивные элементы: фаски, перемычки, вырезы и т.д. Для создания модели поршня с помощью операции вращения

необходимо построить эскиз. Эскиз будет представлять собой профиль

поршня и ось вращения.

После выполнения серии команд получается трехмерная модель поршня, с размерами указанными на Рис.2

Рис.2 Поршень с нанесенными размерами

Рис.3 Твердотельная модель поршня

Таким образом, твердотельная модель поршня для проведения расчета подготовлена.

Создание конечно-элементной модели (КЭМ) поршня (блок В)

Для создания КЭМ модели поршня используем модуль симуляции Ansys Mechanical. Создадим сетку, для этого необходимо выбрать Generate Mesh. После этого проводим ряд изменений в параметрах сеточного генератора для более тонкой настройки конечно-элементной сетки:

· Установим значение Element Size = 2,5 мм;

· Установим значение уплотнения сетки Relevance = 50;

· В команде Sizing указываем размер элемента Element Size = 1мм. для трех поверхностей на днище поршня, расположенных ближе всего к центру;

· Установим значение Refinement = 1 для межкольцевых перемычек поршня.

Рис.4 КЭМ поршня

Рис.5 Настройки сетки

Задание граничных условий теплообмена

Создав КЭМ поршня переходим к заданию ГУ теплообмена на его поверхности. В качестве основных ГУ, принято задавать ГУ I и III рода (условие I рода - распределение температуры на поверхности F, условие III рода - температура окружающей среды Т и закон теплообмена а между средой и поверхностью поршня F).

Для задания ГУ удобно сводить все ГУ в таблицу, в которой будут проставлены номера расчетных зон и соответствующие этим зонам численные значения расчетных параметров (таб. 1).

Таблица 1

Граничные условия теплообмена

Номер поверхности (рис. 5)	Режим XX	Режим номинальной мощности
α, Вт/(м2 К)	T, К	α, Вт/(м2 К)	T, К
	0,01		0,01
	0,01		0,01
	0.01		0,01

Рис.6 Схема разбиения поверхности поршня

на зоны конвективной теплоотдачи

Рис.7 ГУ теплообмена

Рис.8 Настройки анализа