基于相变仿真技术的排气降温装置优化设计研究

本文提出了一种基于相变仿真技术的排气降温装置设计优化方法。通过构建排气降温装置的几何 参数化模型，搭建网格生成和CFD仿真的自动化流程，优化算法以驱动参数来实现对不同设计方案的自动寻 优，最终获得最优的设计方案。以国内某重型燃气轮机燃烧试验台高温排气喷水冷却装置的设计为例，验证 了该方法的有效性。该方法有利于降低设计门槛，缩短设计时间，提升设计质量。     

基于数值模拟的排气歧管优化策略

在台架试验的基础上,采用一维发动机工作过程计算和三维CFD模拟技术研究了4缸柴油发动机各缸排气温度差异的影响因素.模拟结果表明:台架试验测量的各缸排温差异是受各缸工作过程、测量点位置和排气歧管结构的综合影响,其中排气歧管结构是主要的影响因素.排温测量点位置越接近排气门,越能反映缸内的热负荷状况.基于数值模拟结果,优化了原发动机排气歧管,并提出了排气歧管优化策略.     

CFD_FEA方法在热端焊接支架设计中的应用

某新设计的排气热端在发动机台架热冲击试验中出现了隔热罩固定支架焊接根部开裂的现象.首先运用CFD分析计算出排气热端内表面的温度边界条件,然后以此为边界条件,使用有限元软件ABAQUS计算得出排气热端外表面的温度场;接着运用ABAQUS软件以外表面温度场为边界条件,对失效部位进行交变温度下的Delta-PEEQ计算分析.计算结果表明焊接开裂处的Delta-PEEQ超过了极限值,根据计算结果改进设计了支架结构和焊接部位,经过发动机台架热冲击试验证明改进措施是有效的.     

基于CFD数值模拟的汽车排气系统结构分析

采用台架试验与计算流体力学（CFD）数值模拟相结合的方法,对某款汽车排气系统进行结构优化,以降低其排气背压.根据台架试验结果,划分了原排气系统中紧耦合催化转化器、二级催化转化器、主消声器和副消声器等各部件对整个排气背压的贡献量.通过CFD数值计算,详细分析了原排气系统中的流动特性,找到各部分排气背压的产生原因.结合台架试验和CFD的分析结果,对原始方案进行了针对性的结构优化.优化方案的排气背压比原始方案的排气背压平均下降了40%左右,最大排气背压由原来的90 kPa下降到改进后的51 kPa左右,达到了设计要求.     

SCR尿素溶液喷射器电磁阀响应特性研究

建立了基于AMESim软件的电磁阀的一维仿真计算模型,对尿素溶液喷射器电磁阀的工作过程进行理论分析,采用试验手段测试了静态电磁力特性,用测试结果对一维模型进行了校验,用计算模型对电磁阀在开启和关闭过程中的线圈电流、电磁力、衔铁加速度和速度及升程的动态响应特性进行研究,提出了优化电磁阀响应特性的方向,为自主尿素喷射器电磁阀的结构优化提供参考。     

基于DYTRAN的发动机曲轴系冲击动力学仿真

基于TBD234V6发动机曲轴的有限元模型,建立了包括柔性曲轴、活塞组、连杆组及飞轮在内的发动机刚柔体混合动力学仿真模型,介绍了冲击环境冲击谱的描述方法以及结构动力响应向设计冲击谱换算的方法和原则,并基于冲击因子法和BV043/73标准,在非线性瞬态动力学软件MSC.DYTRAN中,对该型曲柄连杆机构进行了冲击响应分析.综合采用了曲柄连杆机构整体有限元分析、接触算法、非线性瞬态动力学分析方法等手段,在1 500 r/min工况下,对发动机进行刚柔体混合动力学仿真,得到了发动机的连杆颈负荷、主轴颈负荷及最大动态应力等仿真结果.计算结果表明所采用的方法是合理和有效的.     

一种智能型无功动态补偿装置

针对目前电力系统低压配电网的无功补偿装置的现状,详细介绍了作者研制成功的基于单片机控制的低压无功动态补偿装置（ＴＳＣ）,该装置具有无弧、无冲击、响应快、运行可靠、操作方便等优点,特别适合于目前的配网改造工作,具有广阔的应用前景。     

防爆柴油机喷雾降温系统及其性能研究

针对防爆柴油机排气降温系统加装废气水洗箱装置极大增加发动机排气系统阻力的问题,自行设计和搭建了排气喷雾降温系统,并对降温效果的影响因素如喷雾流量、雾滴粒径、喷射方式、两级喷雾比例等在1 500r/min、700N·m工况点进行了试验研究。结果表明:雾滴粒径越小越有利于雾滴在高温排气中的蒸发;采用逆流喷射方式和适当增加第二级喷雾流量比例增加了喷雾降温效果;系统中加入换热管增加了循环冷却水对排气的降温,减少了喷雾的用水量。在1 500r/min、700N·m工况下采用带有换热管的喷雾降温系统可以把排气温度降低到67℃,满足防爆要求。     

水平轴风力机结构动力响应分析

考虑水平轴风力机叶片和塔架的结构柔性,基于模态分析方法,建立了风力机叶片和塔架的耦合动力学模型来模拟整个系统的动态行为.应用线性加速方法,实现了结构动力响应的数值解法.利用分析模型对一台1.25MW风力机在稳态风作用下的结构动力响应进行了计算,计算结果显示所建立的模型能正确反映外部激励对结构变形及载荷的影响.此外,从计算结果可看出大型风力机的柔性结构在工作过程中变形很大;在进行载荷计算时考虑前二阶模态可得到较合理的计算结果.     

12VPA6舰用柴油机曲柄连杆机构冲击响应分析

以曲柄连杆机构为例,基于有限元和多刚体动力学模拟,提出了对于正常运转下的柴油机零部件进行冲击响应的计算方法。运用visual Nastran for desktop(VN4D)和Pro/E软件,采用“瞬时结构假定”,计算了机构部件的冲击响应。结果表明:连杆满足抗冲击要求,曲轴的临界冲击载荷约为10倍的重力加速度,柴油机需要进行抗冲击保护。     

直冷式空冷机组的负荷-压力动态模型及其特性分析

在对空冷装置、汽轮机及回热加热系统进行研究的基础上,结合传统机组非线性动态模型,引入汽轮机效率修正,得到能够体现排汽压力变化特性的空冷机组通用动态模型,并给出了1台600 MW机组的实例.分析了采用机跟炉和炉跟机2种控制方式时排汽压力波动造成的影响.结果表明:排汽压力快速变化是影响机组负荷-压力稳定的一个重要原因;而排汽压力缓慢变化导致的被控对象参数改变不会对控制品质产生实质性影响.     

水下工作柴油机排气降温系统设计及试验

排气背压对柴油机的动力性能和油耗有着重要的影响,排气背压过大会造成动力性能的损失和油耗的增加,因此,在为柴油机设计排气后处理装置时,要充分考虑排气背压的大小。本文针对水下工作的柴油机,设计了一套排气降温系统,可以使得该柴油机在水下工作时,其排气可以被冷却后直接排向大气,并且其动力性能不受影响,这就要求在设计过程中要使整个排气降温系统的流动阻力尽可能最小。通过试验结果表明:加装该排气降温系统后柴油机输出动力性能良好,无功率和转矩损失;特殊管壳式换热器换热效果良好,能使最高温度为503.4℃的高温烟气降低到39.4℃。本文研究的结果对小型水下动力装置排气降温系统的选择和设计有一定的参考价值。     

Dynamic simulation and experimental verification on absorption refrigeration driven by vehicle waste heat

Waste heat exhausted from vehicle engine has significant influences on the performances of absorption refrigeration driven by vehicle exhaust heat (VARS), especially for the transient response of VARS to the exhaust temperature and flow rate. Moreover, ambient temperature and flow rate of solution pump also affect its performances. Based on these, a dynamic mathematical model of VARS was proposed and established to observe its dynamic performances in this work. Further, the dynamic model was solved, and the simulation results were compared to the experimental data of a prototype in the same operating conditions. Finally, the transient response of VARS to exhaust temperature and flow rate, ambient temperature, and flow rate of solution pump were analyzed. The simulation results showed that the response time is about 2000 seconds when a disturbance was imposed. The research findings can supply some guidance for a reliable design, optimization, and control strategy for the actual application of the VARS.     

船用燃机新型排气红外抑制系统的数值计算与实验研究

本文以多喷口引射多层气膜冷却的第三代船用燃气轮机排气系统红外排抑制装置为例，发展并完成了模拟该装置气流主场及温度场的数值计算方法，在分析模型实测数据的基础邮修正模化比影响的方法，为分析排气系统红了制装置提供了理论依据。     

直接空冷汽轮机低压缸排汽管结构、强度设计

介绍了直接空冷汽轮机低压缸排汽管的结构特点,重点阐述在设计时低压缸排汽部套及各个部套的强度计算的边界条件确定、模型建立、计算结果。本文为读者提供相关设备的强度计算设计依据。     

增压柴油机排气系统结构参数的仿真优化

运用GT—POWER软件建立了增压柴油机工作过程仿真模型,深入研究了排气系统结构参数（包括排气管直径、长度、截面变化）对柴油机性能的影响。并基于优化理论,以有效功率为优化目标,分别在标定工况和最大扭矩工况对排气管路结构参数进行了优化计算,为排气管的进一步优化设计提供了依据。     

高速动力分散式电力动车组模块化冷却装置的开发研究

通过计算分析,提出了高速动力分散式电力动车组模块化冷却装置的总体方案;通过试验研究,确定了模块化冷却装置主要零部件的结构型式;成功研制出模块化冷却装置的关键部件——一种全新结构的油冷却器。     

考虑沸腾和缸内局部传热的缸盖流固耦合传热分析

以某商用车直列6缸柴油机作为研究对象,基于缸内传热模型获得内燃机缸盖和缸套的燃气侧局部传热边界条件;基于均相流沸腾传热模型获得水侧传热边界;实现水侧、燃气侧边界与结构温度场计算的耦合,并判断水腔内沸腾传热的状态。结果表明:缸盖温度计算值与实测值吻合,缸盖最高温度位于缸盖底面两个排气门之间;排气门之间的燃气传热系数和燃气温度均处于较高值,缸内局部传热显著;在缸盖底面中心和排气门附近水腔内的冷却水处于部分发展泡核沸腾状态。     

直接空冷凝汽器仿真模型的研究

充分考虑凝汽器结构参数和工质物性参数对传热过程的影响,运用工程模块化建模方法,建立了直接空冷凝汽器各单元凝结换热及整体压力计算的动态仿真模型.基于STAR-90仿真支撑平台,开发了相应的模型算法.建立了某200 MW直接空冷机组凝汽器系统的整体仿真模型,对在不同负荷下的静态仿真精度以及各种扰动下的动态特性进行验证,表明该模型能满足工程应用要求.     

固体吸附式冷管循环工作过程的动态模拟与分析

针对余热驱动吸附式冷管单元(直径16mm,总长1020mm)制冷循环过程的变压吸/脱附特性,采用线性驱动力(LDF)模型,建立了动态的传热传质数学模型。对吸附式冷管的主要部件——吸附器和冷凝/蒸发器在加热解吸和冷却吸附不同阶段的工作过程,分别建立了耦合的动态方程。对所提出的模型进行分析和合理简化后,利用数值方法对模型进行了求解,获得了冷管单元吸附器、冷凝/蒸发器的循环工作参数的动态变化规律,计算结果与实验结果较好地吻合。为吸附式冷管单元及其组合式制冷系统进一步的优化设计和实用化的改进研究提供了重要参考。