aalto1 untyped-item.component.html
Finite Element Analysis of Transient Heat Transfer in the Piston Surface of Combustion Engine
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Master's thesis
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Location:
Authors
Date
Major/Subject
Mcode
Mat-1
Degree programme
Language
en
Pages
57
Series
Abstract
Tavoitteena oli ohjelmoida laskentakoodi, jolla voidaan mallintaa polttomoottorin männän pintakerroksen ajasta riippuvaa lämmönsiirtoa, kun männän yläpuolella olevan kaasun lämpötila sekä kaasun ja männän pinnan välinen lämmönsiirtokerroin on annettu ajan ja paikan funktiona.
Työssä muodostetaan tehtävän matemaattinen malli, johdetaan numeeriset laskentamenetelmät ja esitetään eri männän pintamateriaaleilla suoritettujen testisimulaatioiden tulokset.
Lämpöyhtälö muodostetaan kokeellisten havaintojen ja Gaussin teoreeman avulla.
Kaasun lämpöä johdetaan tarkasteltavaan pintakerrokseen sekä pintakerroksesta pois yläpinnalle asetetuilla konvektio- ja säteilyreunaehdoilla.
Vastaavasti alapinnalle on asetettu konvektioehto, jotta lämpö pääsee virtaamaan pintakerroksen läpi.
Tehtävä diskretoidaan ratkaisualueessa elementtimenetelmällä ja aikaintegrointi suoritetaan implisiittisellä Eulerin menetelmällä.
Elementtimenetelmästä syntyvä suuri, mutta harva yhtälösysteemi ratkaistaan pohjustetulla konjugaattigradienttimenetelmällä.
Laskentakoodi on ohjelmoitu Matlabilla, joka on numeerista laskentaa varten kehitetty vuorovaikutteinen ohjelmointiympäristö.
Koodi on toteutettu siten, että se on tulevaisuudessa helppo liittää virtauslaskentaohjelmaan, joka laskee kaasun lämpötilan ja lämmönsiirtokertoimen.
Koodin toimintaa testataan laskemalla ajasta riippuva lämpötilajakauma teräksestä, alumiinista ja zirkoniumoksidista valmistetuissa männän pintakerroksissa.
Samalla saadaan laskennallista tietoa eri materiaalien vaikutuksesta männän pinnan lämpötilajakaumaan.
Lukijan odotetaan hallitsevan korkeakoulutasoisen matematiikan perusteet.
Laskentamenetelmien ymmärtäminen ei edellytä aikaisempaa kokemusta elementtimenetelmästä, joskin se on eduksi.