不同压缩比对两缸发动机性能影响的试验研究

以某款两缸1.5 L发动机作为研究对象,研究了两种压缩比方案CR17和CR18对两缸发动机性能的影响。分析了在高压缩比下发动机压缩比和爆震之间的均衡关系,并对比了其油耗和爆震倾向。结果表明:增大压缩比可以提高热效率,但是随着压缩比的增大,发动机爆震强度也增大;增大发动机压缩比带来的收益没有爆震增强带来的损害大,选择压缩比为17时热效率更高。     

基于AVL-BOOST进气正时对发动机动力性能的影响研究

针对发动机的进气正时对发动机的进气性能产生重要影响的问题,以486型汽油机为研究对象,利用AVL-BOOST软件建立了该汽油机进气性能仿真模型并进行了验证,研究了转速、可变正时等参数对发动机性能的影响。研究结果表明:进气门不同开启时刻主要影响气体波动效应,高转速时,推迟进气门开启可以充分利用进气的惯性增压效应,提高了转矩;低转速时,谐振进气效应消失,为保证最大有效压缩比,进气门应提前开启;在该发动机上加装可变进气正时机构,优化其各转速下的进气正时,对低转速及部分高转速区的动力性能改善作用明显。     

LIVC策略对增压汽油机性能影响的研究

基于某款增压汽油机,使用AVL BOOST软件研究进气门晚关策略以及压缩比对发动机的性能影响。研究表明:在2000rpm部分负荷时,进气门关闭角推后50°CA,有效燃油消耗率最大可降低3.9%;压缩比由9.5提高至12.5,有效燃油消耗率最大可降低6.86%;若增压比保持不变,则2000rpm外特性扭矩下降15.0%。     

涡轮增压柴油机的建模与仿真研究

以某型号涡轮增压柴油机为研究对象,在详细分析其各子系统数学模型的基础上,利用AMESim软件建立了柴油机整机系统仿真模型,并对其工作过程进行仿真计算,主要运行参数的仿真结果与实测结果非常接近,证明仿真模型具有较高的准确性。利用该仿真模型研究了供油提前角、压缩比、EGR率对柴油机系统性能的影响,可为柴油机的性能开发和优化设计提供参考,是一种有效的研究和设计手段。     

发动机制造精度与性能关系研究

发动机制造精度的差异会影响发动机压缩比,而压缩比对发动机性能有很大影响。基于发动机零部件的实际配合关系,进行了关键尺寸对压缩比的敏感性分析,推测出由实际制造精度引起的压缩比缸间差异,进而用AVL发动机仿真软件模拟分析了压缩比对性能的影响,建立了从尺寸到性能的Kriging模型,为发动机从制造精度到性能的预测提供了理论分析方法,并为实际制造的尺寸精度控制提供指导。     

考虑间隙的发动机曲柄滑块系统动态特性仿真研究

发动机是汽车的核心部件,曲柄滑块机构是发动机中的重要的传递力和位移的机构。建立曲柄滑块系统的多刚体模型,并通过对系统的运动学机型分析,得到曲柄滑块系统的速度方程与加速度方程。分析转动副间的间隙,并通过建立系统的尺寸链,利用极限法计算得到考虑转动副间隙影响时滑块运动到上止点时的位置。分析发动机的压缩比,建立发动机压缩比计算公式,找到发动机压缩比与滑块上止点的位置、转动副间隙之间的关系。利用MATLAB/Simulink对曲柄滑块系统进行运动仿真,分别得到曲柄作匀速、匀加速运动时,滑块位移与输入的关系。根据仿真得到的滑块运动位移结果,分别计算考虑和忽略转动副间隙时发动机的压缩比。通过结果对比可以看出,由于转动副间隙的存在,减小了发动机压缩比,降低了发动机性能,不利于发动机燃油经济性。     

旋磁激励式预弯梁压电俘能器建模仿真与试验

针对现有旋转式压电俘能器存在的问题以及旋转机械监测系统的自供电需求,提出一种旋磁激励式预弯梁压电俘能器。建立了俘能器动态响应模型,通过数值仿真和试验方法获得了转速、磁铁数量比、压缩比及负载电阻对其输出性能的影响规律。结果表明,磁铁数量比对激振力作用形式、最佳转速、谐振峰数及输出电压(振幅放大比)均有影响;激振力形式随磁铁数量比增大由脉冲激励逐渐变为正偏置的三角波激励;随着磁铁数量比的增加,谐振峰数量及最佳转速减小,存在最佳磁铁数量比使得输出电压(振幅放大比)最大;压电振子预弯装配后俘能器可实现等应变发电,适当增大压电振子的压缩比可降低俘能器轴向刚度提高俘能器在低转速域内的输出能力,最佳转速随压缩比的增加而减小,且相邻谐振峰的间距随着压缩比的增加而减小。压缩比为0.17时的最大输出电压是压缩比为0.02时的1.5倍;当磁铁数量比为0.26,压缩比为0.08,转速为448r/min时输出功率可达1.55mW。     

燃气热泵(GHP)系统热泵运行时的数值模拟研究

通过建立天然气发动机驱动热泵系统的数学模型,研究了供热工况下,点火提前角、压缩比、过量空气系数、发动机转速等参数对天然气发动机及整个热泵系统运行性能的影响,为天然气发动机的优化设计提供一定的理论依据,并且预测了燃气热泵的性能,证明了该系统具有较好的部分负荷特性.     

可拆卸板式换热器垫片压缩回弹性能试验与分析

进行横截面为菱形的板式换热器垫片压缩回弹特性试验研究,揭示了梯形槽对垫片密封压力的重要影响。在垫片压缩比相同的条件下,约束压缩可提高压应力9.65%～79.42%。分别利用Mooney-Rivlin、Yeoh模型,建立了垫片的压应力与压缩比的关系,对比测试数据,结果表明两模型适用于预测板式换热器垫片在简单压缩时的压缩回弹性能。     

喷雾时刻对等温压缩空气储能系统性能的影响

为了研究压缩过程与喷雾换热过程的耦合关系，首先对喷雾换热等温压缩空气系统数学模型进行建立；其次通过实验数据验证了模型的准确性；最后研究了喷雾启闭时刻对系统总效率的影响，同时分析了不同压缩比和活塞速度与喷雾关闭时刻的关系。研究结果表明：给定0.12 m的气缸行程，当压缩比为2,活塞速度为0.1 m/s时，在下止点开启喷雾，0.3 s后关闭，系统总效率最优为87.73%,相对于压缩过程一直喷雾情况下的效率提高了7.63%。当活塞速度为0.15 m/s时，压缩比从2增大为5,最优喷雾关闭时刻从0.3 s增大为0.5 s。当压缩比为3时，活塞速度从0.1 m/s提升为0.2 m/s,最优喷雾关闭时刻从0.5 s减小为0.3 s。     

Mechanical behavior and sealing performance of metal sealing system in roller cone bits

Metal sealing system is used frequently in the dynamic rotary seal of downhole tools of petroleum, natural gas and mining. Mechanical behavior and sealing performance of the metal sealing system in roller cone bit were analyzed in this paper. Influences of pressure difference, compression ratio, fluid pressure, angle and thermal load on the metal sealing system’s mechanical behavior and seal performance were studied. The results show that the effect of pressure difference should be considered under fluid pressure. The von Mises stress concentrates on the inside of O-rings under the influence of compression ratio. The low-stress area appears on the inside of O-rings under the effect of fluid pressure. The high-stress concentration area of metal sealing surface appears on the surface of metal rings under different angles. Sealing performance, compression ratio, fluid pressure and angle have the same change trend. Thermal load is not a single impact on the stress distribution and deformation, but together with fluid pressure affects the sealing performance. The dynamic O-ring more easily fails than the static O-ring. Those results can provide a new direction for the structural optimization of metal sealing system in roller cone bits.

     

快速空间测角系统中偏振棱镜消光比的影响

为了在一定平移范围内实现快速空间测角系统的测量功能,对一定入射及方位角的光束经过Glan-Taylor棱镜后导致的非均匀分布的消光比参数引起的系统测角误差进行了研究。首先,建立系统坐标系模型,采用光线追迹法及偏振光的琼斯矩阵描述方式,对格兰-泰勒棱镜消光比参数引起的测角误差进行了理论推导;接着,结合一定入射及方位角下非均匀分布的消光比参数,运用Matlab软件进行了仿真分析。最后,通过搭建实验平台,利用平移接收单元来模拟不同的入射方位及角度变化;根据实验值与仿真结果的对比分析,得出非均匀分布的消光比对测角精度的影响。结果表明,在一定的出射光范围内,入射角是影响消光比非均匀分布进而影响系统测角精度的主要因素,当方位角为90°时,系统测角误差较小;全方位角范围内系统测角误差随入射角的增大而显著增大,由此验证了理论分析的正确性。该研究成果对优化测角系统结构并进一步提高系统性能具有一定的指导意义。     

双浮动端面密封关键参数对密封性能的影响

针对双浮动端面密封的结构,建立密封二维轴对称非线性接触模型,提取浮动密封环谷半径和锥面角两个关键参数,利用有限元方法计算并分析这两个参数和橡胶O形圈压缩率对密封性能的影响。结果表明：随着浮动环谷半径和锥面角的增大,O形圈von Mises应力、接触压力、密封端面相对变形及轴向力相应增大;锥面角对以上性能参数的影响随着谷半径的增大而显著增加;轴向力同O形圈压缩率成正比,且增幅随着压缩率的增大而增大;浮动环端面产生由内径向外径处呈发散型的变形。通过设计浮动密封轴向力测量装置,实验验证有限元计算模型具有较好的可靠性。     

金属O形环力学性能仿真分析与试验验证

金属O形环的力学性能对于密封系统的强度设计、密封性、可靠性等有着直接影响。为研究金属O形环的力学性能,以核反应堆压力容器用金属O形环为研究对象,考虑密封环的复合结构、材料弹塑性特征和工况条件,采用有限元方法建立O形环力学性能仿真模型,分析密封环的压缩回弹特性、应力应变特征、接触特性以及银层的作用,并进行相关试验验证。结果表明:该有限元模型计算结果与试验结果具有良好的一致性;压缩率过大或过小都将导致其密封性能下降;整个压缩回弹过程可分为弹性变形、塑性变形、法兰接触及回弹4个阶段,O形环的回弹补偿性能由其压缩率决定;镀银层对于O形环接触压力分布起到了均化作用,而对总体的压缩回弹特性影响不大。     

太阳能热推进系统流场和性能计算

利用FLUENT计算流体软件,建立太阳能热推进系统内部工质流体(氢气)流动模型,根据太阳能热推进系统地面试验的运行情况和结构参数,对氢气在热推进系统内部的流动、传热现象进行了数值仿真研究,对系统内部流场结构和传热机理进行探讨;同时,研究了喷管收敛半角、扩张半角及喉管直径对太阳能推进系统性能的影响。研究结果表明,太阳能推进器的结构参数对系统性能影响较大,收敛半角对太阳能热推进系统的比冲影响不明显,对质量流量和推力的影响较明显;在其他参数一定的情况下,存在一组最佳结构参数:扩张半角oθpt=60°,喉管直径Dopt=2 mm,对应于最佳比冲Isp=803 s。     

滑阀式压缩空气发动机实验研究

为优化气动发动机设计,提高气动发动机的工作性能,在一台由四冲程汽油机改装的二冲程气动发动机上进行了详细的台架试验。提出一个评价气动发动机性能的新指标——气动发动机平均有效压力和缸内平均压力的比值。采用钢、铝和尼龙三种材料制作相同尺寸的配气滑块进行试验,结果表明配气滑块的质量,对气动发动机动力性有影响。对进气持续角为128 °、143 °和156 °的尼龙材料配气滑块进行试验,试验结果表明增大进气持续角可以提高压缩空气的膨胀效率。在三种不同压缩比的状况下进行了气动发动机试验。试验证明在传统内燃机的基础上改装气动发动机时,增大发动机压缩比,会降低压缩空气的膨胀效率。     

复合材料夹芯结构低速冲击性能研究

复合材料夹芯结构为电子设备与外层蒙皮提供了一体化设计的思路,可以大幅降低飞行器的结构重量。通过低速冲击试验和ABAQUS仿真研究了5 J和10 J冲击能量下某飞行器复合材料机翼蒙皮典型夹芯区域在低速冲击下的性能。随着冲击能量的增加,复合材料泡沫夹芯结构的能量吸收率由5 J的72.0%提升至10 J的76.0%。由仿真结果可知,当冲击能量达到10 J时,出现了纤维损伤,且损伤沿表层铺层角度扩展,基体压缩损伤主要出现在冲击正面,基体拉伸损伤主要出现在冲击背面,损伤随冲击能量的增加而变大。当冲击能量达到10 J时,上面板与泡沫芯体粘接处也产生了较大的损伤。     

参数对齿轮耦合的转子-轴承系统响应的影响

根据线性动力学理论 ,建立了齿轮耦合的转子 -轴承系统的运动方程。用数值分析方法 ,研究了齿轮传动比、压力角、螺旋角、齿轮位置、功率、轴承间隙比与宽径比对系统不平衡响应的影响。结果发现 ,除压力角外 ,其它参数对系统响应有明显影响 ,通过调整系统参数 ,可大大降低系统不平衡响应的幅值     

基于CFD的发动机冷却风扇性能仿真分析

基于CFD(Computational Fluid Dynamics)计算流体动力学方法,通过建模和数值模拟计算,对风扇进行流场分析,研究风扇结构对风扇性能的影响,得出不同风扇叶片倾角、轮毂比和叶片数下风扇的流量和效率值,分析探讨风扇结构参数对风扇性能的影响规律,为风扇改进设计提供参考.     

大攻角旋转天平支撑系统的设计与研究

在对飞机尾旋特性进行分析和预测时,要求获得该飞机的动稳定性导数,这些参数值不能用理论方法计算,必须用风洞试验方法确定。为此,设计了大攻角旋转天平支撑系统,此系统可测定飞机模型在不同姿态角下绕风轴以一系列恒定的角速率旋转时的气动特性。文中简要介绍了研究飞机尾旋的重要性和研究尾旋的方法以及用于低速风洞的大攻角旋转天平支撑系统的总体设计方案、试验能力,该支撑系统角度变化范围大、精度高、风洞的堵塞度小以及支架干扰量小,试验数据的精准度达到了较高的水平,可用于分析、预测飞机的尾旋特性。