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Analysis and Optimization Study of Piston in Diesel Engine Based on ABC-OED-FE MethodAnálisis y estudio de optimización del pistón en motores diesel basado en el método ABC-OED-FE

Resumen

Con el fin de aumentar la fiabilidad y la vida til del pistn en un motor disel de gran potencia, se optimiz la estructura geomtrica del pistn en funcin de su temperatura mxima y de la tensin mxima de acoplamiento. Para empezar, se calculan las condiciones de contorno de los campos trmicos y de tensin, que incluyen el calor producido por la combustin en el cilindro, el calor inducido por la friccin y el calor transferido al sistema de refrigeracin. A continuacin, se establece el modelo de elementos finitos para calcular y analizar la temperatura y los campos de tensin de acoplamiento trmico-mecnico del pistn. Combinando este modelo de simulacin con mtodos de diseo experimental ortogonal, se realizaron clculos y anlisis para determinar cmo influyen los cinco parmetros geomtricos (profundidad de las ranuras de las vlvulas de admisin y escape, radio de transicin de las ranuras de las vlvulas, radio de la parte superior de las ranuras de las vlvulas, altura de la primera ranura del segmento del pistn y profundidad de la ranura del segmento del pistn) en los dos indicadores de evaluacin (temperatura mxima y tensin mxima del pistn). Posteriormente, utilizando el mtodo propuesto ABC-OED- FE (colonia de abejas artificial, diseo de experimentos ortogonales y ecuaciones de ajuste), se determinaron las ecuaciones de ajuste entre los parmetros geomtricos y los indicadores de evaluacin. Tomando como objetivos de optimizacin los valores mnimos de dos indicadores de evaluacin del pistn, se aplic el mtodo de la colonia artificial de abejas para determinar los valores de los parmetros. Por ltimo, se calcularon los dos indicadores de evaluacin del pistn optimizado. Los resultados indican que, tras la optimizacin, la temperatura mxima del pistn disminuye a 16,05K y la tensin mxima disminuye a 13,54MPa. Tanto la temperatura como las condiciones de tensin del pistn optimizado han mejorado, lo que demuestra la eficacia de la optimizacin y la validez del algoritmo.

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