Моделирование теплого состояния базовых теплонапряженных двигателей внутреннего сгорания - сложная задача, которая требует учета множества факторов, включая теплопередачу, механические напряжения и влияние различных условий эксплуатации. В связи с этим статья, посвященная моделированию теплового состояния базовых теплонапряженных деталей двигателей внутреннего сгорания при согласованных граничных условиях теплообмена в сопряжениях, является актуальной. В статье представлены основные аспекты, которые стоит учитывать при проведении указанного моделирования, а также подходы к моделированию теплового и напряженно-деформированного состояний теплонапряженных деталей тепловозного двигателя. При моделировании теплового состояния деталей цилиндропоршневой группы первостепенное значение имеют условия теплообмена в камере сгорания двигателя. Среди многочисленных вариантов формул для определения коэффициента теплоотдачи от горячего газа стенкам камеры сгорания предпочтение отдано формуле Вошни. Разработана конечно-элементная модель гильзы цилиндра и поршня. В результате моделирования получены температурные поля этих деталей. Разработанный программный комплекс позволяет более точно рассчитывать температуру и тепловые нагрузки на теплонапряженные элементы двигателя.
Актуальной проблемой современного двигателестроения является обеспечение работоспособности деталей цилиндропоршневой группы, которые представляют собой одни из наиболее нагруженных деталей двигателей внутреннего сгорания. Решение этой проблемы возможно путем поддержания приемлемого теплового состояния этих деталей. При этом первостепенное значение имеет теплообмен между указанными деталями, в частности, теплообмен в зоне поршневых колец. В статье рассмотрены особенности теплообмена при отводе теплоты от поршня, а именно теплоотвода через поршневые кольца. Теплоотвод через поршневые кольца характеризуется термическим сопротивлением в области контакта поршня и кольца, а также термическим сопротивлением масляной пленки в зазоре между кольцом и втулкой цилиндра. Результаты комплексного моделирования в программном комплексе ICE позволяют оптимизировать конструкцию деталей цилиндропоршневой группы для снижения тепловых и механических потерь и повышения КПД двигателя, а также обеспечить надежность работы двигателя, снижение износа и риска залегания поршневых колец.