基于光学测量的发动机燃烧室容积反求研究

以汽车发动机缸盖燃烧室容积的测量为研究对象,复制了缸盖燃烧室的硅胶模型。应用三维光学测量技术对燃烧室硅胶模型进行扫描测量,以获取燃烧室模型的点云数据。利用反求工程技术进行燃烧室模型重构,获得燃烧室的CAD模型。运用UG软件的体积计算功能计算燃烧室CAD模型的体积,得到缸盖燃烧室体积(容积)数据。同时,可将燃烧室CAD模型存档备用,为燃烧室的再设计、再制造或再维修提供参考。     

类螺旋特征测点数据的闭曲面建模方法研究

复杂曲面及海量点云测量数据的曲面建模已成为通用CAD/CAM软件的重要功能;然而,对于复杂的闭曲面建模方法,仍然存在许多技术上的难题,至今尚未能很好的解决,比如,基于海量的测量数据,如何进行闭曲面特征点识别,如何进行区域分割与处理,这一切都使得闭曲面建模过程中很难采用已经成熟的自由曲面建模技术和方法。通过研究异步仿形测量原理以及测量数据类型,针对鞋楦测量形成的空间螺旋线数据特征,提出一种闭曲面建模方法。该方法包括如下步骤:首先对测量点数据处理;并以特征螺旋线数据为基础对曲面进行三角分割;最后,以三角Bezier曲面为基础进行曲面构造,并将各曲面进行拼接、裁剪,形成完整的曲面。采用本文方法对鞋楦测量数据的建模实例说明,该方法能够有效地对具有空间螺旋线数据特征的闭曲面进行数据处理、曲面重构,提高了产品建模效率。     

基于逆向工程的个性化人工膝关节CAD建模

采用接触式的CMM测量设备对人工膝关节自由曲面进行了数字化测量，用Surfacer反求软件分析了测量数据由点到面的处理方法，重构了人工膝关节的CAD三维模型并经CAM模块处理后由数控加工生成应用于临床的产品。个性化膝关节CAD模型的建立对定制人工关节构成了基本自由曲面数据库，不同患者所使用的不同类型关节只需对模型进行局部改动，满足了个性化假体设计需要并缩短产品的开发周期和开发费用。     

基于逆向工程及数控技术的曲面产品设计制造

现代制造过程中,自由曲面的设计加工的日益广泛,如飞机机翼、汽车外形、模具工件表面等均为自由曲面。计算机技术与CAD/CAM技术的发展,使得对自由曲面产品的设计加工变得更加容易。本次研究以一件自由曲面的工艺品为例,首先用激光扫描仪扫描模型,获取其表面点云数据,再将点云数据导入Geomagic Studio逆向建模,然后在UG里面对模型进行修改并在UG加工模块中生成了模型的数控加工代码,最后在三坐标铣床上加工,验证了代码的正确性。以上实例表明,用逆向工程技术对自由曲面产品进行NURBS曲面重构,再结合CAD/CAM技术,能有效的对现有复杂曲面产品二次设计,缩短产品开发周期,提高加工效率。     

空间凸轮的反求设计及制造

从设计纺机空间凸轮的角度，分析了空间凸轮的设计方法和设计规律。运用反求的方法，对反求三坐标数据的测量和处理方法进行了阐述，同时对纺机空间凸轮的加工规律和特性进行了剖析，充分利用先进的CAD／CAM集成软件Pro／Engineer强大的设计和加工功能，比较系统地设计了纺机空间凸轮。利用Pro／Engineer加工模块，对纺机空间凸轮进行了数控加工，生成数控加工程序。     

反求工程CAD建模技术在数控加工中的应用

对实物模型式数控自动编程的支撑技术反求工程进行了研究,分别探讨了数据获取、测量数据处理以及CAD模型重建几个环节。对最为关键的CAD建模环节,提出了基于边和基于面数据分割基础的混合建模技术,在此基础上分析了复杂曲面数控加工的关键技术,最后描述了采用反求工程CAD建模技术进行轿车灯罩数控加工的实例,具有一定的借鉴意义。     

反求工程软件与商用CAD/CAM系统的I/O设计

反求工程软件 RE SOFT是集复杂曲面测量、造型及加工于一体的反求 CAD/CAM软件系统 ,为架构 RE SOFT与典型 CAD/CAM系统信息交换的桥梁 ,提出了 RE SOFT系统与典型 CAD/CAM系统 ( UG、Pro/E等 )数据 I/O接口的一种设计方法。这种数据接口的设计实现为 RESOFT系统的工程实际应用奠定了基础 ,并通过实例论述了这种方法的完备性和通用性     

复杂曲面的逆向造型设计及多轴联动加工

基于逆向工程技术及CAD/CAM技术的平台,针对某一工艺品的点云模型文件,利用逆向工程软件Geomagic完成复杂曲面的NURBS曲面三维造型并进行误差分析。根据该复杂曲面零件的结构特点,合理制定加工工艺,运用UG软件生成多轴加工刀具轨迹及数控加工代码。最终经Vericut软件构建的双摆台五轴机床验证了数控程序的正确性。研究表明,利用逆向造型软件对复杂曲面产品进行NURBS曲面重构,结合CAD/CAM技术,不仅能高效地对复杂曲面产品进行二次设计,从而大大缩短产品开发周期,而且也能为复杂曲面零件的仿制加工提供依据。     

发动机进排气道模具RE/CAD/CAM一体化设计与制造

报导了作者通过实物反求(RE)获得流道表面数据，在CAD、环境下对获得的数据进行处理，并确定其成型模具分型曲面，最后用CAM系统完成模具加工。作者运用这种将逆向工程和数控加工技术相结合的模具设计制造方法，能够提高模具和产品的精度、降低模具和产品的成本、缩短模具制造周期、提高产品质量。     

基于模糊推理的自由曲面插值方法

基于模糊推理理论，提出了一种自由曲面的插值方法，可以处理以任意次序获得的数据，而且当测量数据不完整时也可以自动“修复”曲面，建立完整的曲面模型，该算法简单明了，适于从庞大的散乱数据即“点云”中产生CAD和CAM数据库模型，效率较高。     

Combustion and heat transfer characteristics inside the combustion chamber of a wood pellet boiler

A grate-firing boiler was developed for wood pellet fuel, and then its combustion characteristics were tested. The flame was stretched to the exit of the combustion chamber, implying insufficient space for complete combustion. As a first step to resolve this problem, a numerical simulation was conducted for the combustion chamber. Turbulent and chemically reacting flow was considered by implementing a homogeneous reaction model. Flow field from the simulation showed strong recirculation flow at the upstream corner of the chamber, along which the flame was stretched to the exit. Based on these results, we suggest possible modification of the combustion chamber to improve combustion characteristics, such as relocating its exit or installing internals like guide vanes.     

微自由活塞发动机HCCI着火界限研究

开展微燃烧室里均质压缩燃烧(Homogeneous charge compression ignition,HCCI)可视化试验,进行定性分析,并以试验为基础建立三维数值模拟计算模型;基于丙烷燃烧化学反应动力学机理,提出自由活塞运动与燃烧过程耦合的计算方式,通过编写STAR-CD软件中的动网格子程序,对微燃烧室里均质气体压缩燃烧过程进行了数值模拟研究;分析了各种参数对微HCCI着火特性的影响,得出在理想模型下的压缩着火界限,即当量纲一参数压缩比不小于55时,均质气体总能压缩着火;并揭示泄漏对均质压缩燃烧过程的影响,得出在不同泄漏间隙尺寸下着火界限的变化情况,为微自由活塞发动机的设计提供一定的理论依据。     

A study on the characteristics of soot formation and oxidation in free fuel droplet array

In this study, it was attempted to obtain the fundamental data for the formation and oxidation of soot from a diesel engine. Combustion of spray injected into a cylinder is complex phenomenon having physical and chemical processes, and these processes affect each other. There are many factors in the mechanism of the formation and oxidization of soot and it is necessary to observe spray combustion microscopically. In order to observe with that view, free fuel droplet array was used as an experimental object and the droplet array was injected into an atmospheric combustion chamber with high temperature. Ambient temperature of the combustion chamber, interdroplet spacing, and droplet diameter were selected as parameters, which affect the formation and oxidation of soot. In this study, it was found that the parameters also affect ignition delay of droplet. The ambient temperature especially affected the ignition delay of droplet as well as the flame temperature after self-ignition. As the interdroplet spacing that means the local equivalence ratio in a combustion chamber was narrow, formation of soot was increased. As diameter of droplet was large, surface area of the droplet was also broad, and hence evaporation of the droplet was more active than that of a droplet with relative small diameter.     

大功率柴油机燃烧室优化及其与喷油嘴的匹配试验

运用仿真与试验相结合的方法,利用KIVA-3软件对燃烧室进行了优化研究,确定燃烧室的优选方案。并在一台模拟增压单缸机上对燃烧室的优选方案与不同方案喷油嘴进行优化匹配试验,确定喷油嘴最佳方案。结果表明:采用燃烧室B和8×Ф0.42 mm喷油嘴,可以达到研究目的。     

燃烧室结构对天然气转子发动机燃烧过程的影响

以一台由端面进气汽油转子发动机改装而来的预混天然气转子发动机为研究对象,在FLUENT软件的基础上通过编程实现转子发动机三维网格的偏心运动,并选择合适的湍流模型、燃烧模型以及详细的CHEMKIN化学反应机理,建立基于化学反应动力学的端面进气天然气转子发动机三维动态数值模拟模型。通过与试验数据进行对比和分析,验证模型的可靠性。在此基础上,研究燃烧室结构对端面进气天然气转子发动机的缸内流场、温度场和中间产物浓度场的影响。结果表明,当燃烧室凹坑布置于转子曲面长度方向的前端和转子曲面宽度方向的中心时,燃烧过程同时利用了燃烧室后部的滚流以及燃烧室中部高速流区对火焰的加速作用,缸内整体燃烧速率最大。同时,其缸内压力最大以及中间产物OH的生成量也最大,其压力峰值比中置凹坑燃烧室提高了19.9%,但其NO质量分数仍在0.5%以内。     

柴油机燃烧室不同结构对缸内流场的影响分析

运用三维建模软件Pro/E、有限元分析软件ANSYS Workbench和流体分析软件CFX三种软件进行联合仿真,研究燃烧室结构对柴油机缸内的速度场及压力场影响。先运用Pro/E进行三维建模,再通过ANSYS Workbench对其划分网格,最后通过ANSYS Workbench中的CFX模块对其不同燃烧室形状进行速度场及压力场分析,所得结果对分析提高燃油利用率和燃烧效率,为燃烧室的形状优化提供了依据。     

内燃机工作过程模拟分析与研究

采用FIRE软件进行了内燃机工作过程的数值模拟分析,得到与排气噪声影响因素有关的燃烧气体的温度、压力参数,同时还得到了在这些工况下NOx的排放情况,为发动机的燃烧、排放以及燃烧室的优化设计等的研究提供了基础,同时还为进一步设计发动机消声器提供了信息。     

Combustion characteristics of a swirl chamber type diesel engine

A numerical model that utilizes Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques is simulated for the analysis of a swirl chamber type diesel engine. This research also reveals the effects of swirl chamber passage hole geometry on the combustion characteristics of a swirl chamber type diesel engine depending on the shape, angle, and area of the jet passage. Turbulence kinetic energy is generated by compound effects of the pressure, heat release, NOx concentrations, and soot concentrations. Results show that combustion characteristics are affected by the passage hole areas and the passage hole inclination angles.     

内燃机工作过程模拟分析与研究

采用FIRE软件进行了内燃机工作过程的数值模拟分析,得到与排气噪声影响因素有关的燃烧气体的温度、压力参数,同时还得到了在这些工况下NOx的排放情况,为发动机的燃烧、排放以及燃烧室的优化设计等的研究提供了基础,同时还为进一步设计发动机消声器提供了信息。