提取内燃机燃烧压力高频成分进行压力高频振荡研究

研究内燃机缸内压力高频振荡的机理以及压力高频振荡对燃烧噪声的影响。利用小波分析技术确定缸内压力高频振荡出现的范围,从而确定了燃烧室空腔声模态模型的对应曲轴转角范围。用声响应法和有限元法分别测量和计算不同曲轴转角下燃烧室空腔声模态,并对测量值和计算值对应曲轴转角进行了温度修正,模态试验结果与有限元计算结果较吻合。并对测量的缸内燃烧压力信号和噪声信号进行了分析。研究结果表明：缸内燃烧压力高频振荡是燃烧室的多阶共振频率受到激励引起共振的结果,燃烧压力高频振荡是影响燃烧噪声的重要因素。     

初始状态对径向滑动轴承热瞬态过程的影响

研究了径向滑动轴承在阶跃载荷扰动下的瞬态绝热行为.通过对轴承油膜压力、温度和各组成部分的动力学参数进行建摸,应用数值方法对模型求解.获得了大栽荷扰动工况下径向滑动轴承热瞬态运动参数的非线性响应.在此基础上讨论了初始稳态压力和转速对轴承热瞬态过程的影响.     

基于CFD/CA声比拟分析的两级离心泵流动诱导噪声数值模拟

针对两级离心泵的流体诱发噪声产生的复杂机理,基于Lighthill声比拟理论,采用了计算流体力学(CFD)与计算声学(CA)结合的数值模拟分析方法,研究了两级离心泵变工况下的流场特性及诱发的辐射噪声。采用SST k-ω模型计算分析了不同工况下两级离心泵内部非稳态流场及关键区域压力脉动特性,进而采用声学有限元法(AFEM)计算离心泵内场辐射噪声的声压级变化。研究结果表明,两级离心泵压力脉动幅值从吸水室进口到叶轮出口逐渐增大,叶轮出口处的压力脉动强度最大、声压级最高,且不同工况下压力脉动的主频保持为叶频及其倍频,叶轮和蜗壳之间的动静干涉是流动诱导噪声产生的主要原因;总体声压级在低流量工况下较高,随流量增大逐渐减小,在设计工况处最小;越接近压力脉动主频,声压级的分布越离散,宽频特性越明显,压力脉动强度为流动诱导噪声产生的主要影响因素。研究结果对两级离心泵的低噪设计和水力性能改善提供理论依据和参考。     

热力耦合作用下水下井口连接器密封特性*

为研究海底高温高压复杂工况下金属密封圈在井口连接器中的密封性能，根据传热学理论建立传热学和热力耦合数学模型，运用ANSYS建立井口连接器温度场有限元模型；在温度场数值模拟的基础上，进行稳态和瞬态热结构耦合数值模拟分析，得到油气介质压力及温度对水下井口连接器密封性能的影响。结果表明：油气介质温度越高，密封圈内部的温度梯度越大，在温度冲击影响下，连接器各零部件和密封圈之间的温差波动要大于匀速变温及瞬间变温下产生的温差波动。稳态热-结构耦合分析表明，金属密封圈会因温度升高而产生膨胀变形，并且该变形大于不施加温度载荷时的变形，说明温度载荷在特定条件下将直接影响连接器的密封特性；瞬态热-结构耦合分析表明，油气介质温度的快速变化，导致密封圈中接触面受热产生的线膨胀比外圈的线膨胀大，从而导致密封圈内部的不协调变形，因此在实际工作环境中应避免温度升高速度过快的现象发生。     

管壳式换热器管板的有限元分析

应用有限元分析技术 ,在操作工况下 ,对管壳式换热器在压力和温度载荷共同作用下进行强度分析。根据其应力分布特点 ,分析压力与温度载荷对管板产生的影响 ,并考虑温度载荷单独作用下对管板产生的影响。     

紊流润滑滑动轴承壁面压力脉动效应研究

壁面压力脉动是紊流润滑滑动轴承随机振动的主要激励源之一,建立紊流激励特性和轴承结构动力学响应之间的关联,对高转速、低黏度润滑滑动轴承的状态监测和故障诊断具有重要意义。为研究紊流润滑滑动轴承的壁面压力脉动效应,考虑流体油膜中存在逆压力梯度的影响,选用Rozenberg模型和广义Corcos模型表征壁面压力脉动的自功率谱和互功率谱,采用波数域模态叠加法求解滑动轴承紊流壁面压力脉动模型,分析滑动轴承在不同工况参数下壁面压力脉动的激励特性以及结构的响应特性。结果表明：低波数区域紊流脉动压力是轴承结构高频随机振动的主要因素;随着润滑油黏度的降低,高频范围内的轴承模态响应幅值增大,共振峰值附近产生较宽的频带和较高的振幅;随着轴颈转速和径向载荷的升高,紊流压力梯度增大,高频范围内的轴承模态响应幅值也随之增大。     

载荷扰动下滑动推力轴承绝热瞬态过程分析

分析了滑动推力轴承在载荷冲击下的绝热瞬态行为.通过对轴承油膜压力、温度及推力盘动力学建模,应用有限差分法以及Newton-Raphson法对模型求解,获得了大载荷扰动工况下滑动推力轴承热瞬态性能参数的非线性变化规律.讨论了载荷幅值,初始速度等对热瞬态过程的影响.结果表明,载荷冲击会在短时间内造成油膜温度显著升高及最小膜厚减小,从而导致轴承在瞬态过程中失效.     

阶跃载荷下气体轴承-转子系统瞬态特性流固耦合分析

以气体轴承-转子系统为研究对象,基于流固耦合法,对系统在铣削过程中受到阶跃载荷瞬间转子位移动态响应、气膜流场压力变化等瞬态特性进行研究。研究结果表明：在流固耦合作用下,转子最终达到稳定平衡状态,在不同阶跃载荷下,转子均出现偏心倾斜,转子末端及刀头处出现振荡过程;阶跃载荷越大,系统超调量、上升时间、转子偏斜位移越大,而超调时间变小;与稳态阶跃载荷相比,矩形阶跃载荷下系统因预载荷导致超调量减小,稳定时间缩短;矩形阶跃载荷超调时刻的压力变化较小且高压区域波动平稳,有利于提高转子瞬态响应特性。     

CDC16捣固车车轮温度场与应力场分析

研究了23 t轴重的道路捣固车在制动条件下车轮的瞬态温度和应力变化情况,建立CDC16捣固车车轮(以下称"车轮")的三维有限元模型,分析了车轮的温度场。采用间接耦合法将温度场的模拟结果转换成热载荷,建立热载荷与时间的对应关系,进行了热应力场的动态模拟,同时对直线制动和曲线制动两种工况进行应力分析,并与直线工况和曲线工况下的机械载荷进行耦合分析。分析结果表明:两种制动工况下的应力在运行工况应力基础上与制动热应力进行了叠加,在制动阶段车轮温度迅速上升且衰减缓慢。     

基于时变挤压效应的圆柱滚子式三叉杆联轴器润滑特性研究

将三叉杆联轴器圆柱滚子与滑块槽之间的运动简化为圆柱与无限大平面之间的运动,结合联轴器运转过程中的非稳态效应,建立时变挤压效应下线接触热弹流脂润滑的数值计算模型。采用多重网格法求解得到压力、膜厚和润滑油膜平均温升等润滑指标的瞬态解,并与稳态值进行对比分析。结果表明,当时变效应处于低频状态下,润滑油膜特性的瞬态解与稳态解相差不大,但处于高频状态下时,油膜厚度整体小于稳态解,且高频时的温升现象尤其明显;一个载荷冲击周期内,高频解与低频解的分布基本相同,但高频时的膜厚明显低于低频解。     

微型发动机燃烧室的模拟研究

简要介绍了微型发动机的研究意义和应用前景。采用模拟软件对微型发动机燃烧室中的燃烧现象进行了模拟,并对影响燃烧的主要因素进行了分析,为微型燃烧室的设计提供了依据。     

Characteristics of self-excited combustion oscillation and combustion control by forced pulsating mixture supply

Characteristics of self-excited combustion oscillation are experimentally studied using confined premixed flames stabilized by a rearward-facing step. A new idea to suppress combustion oscillation was applied to the flames. The characteristics of unsteady combustion were examined, which is driven by forced pulsating mixture supply that can modulate its amplitude and frequency. The self-excited combustion oscillation having weaker flow velocity fluctuation intensity than that of the forced pulsating supply can be suppressed by the method. The effects of the forced pulsation amplitude and frequency on controlling self-excited combustion oscillations were also investigated comparing with the steady mixture supply. The unsteady combustion used in this experiment plays an important role in controlling self-excited combustion oscillations, and it also exhibits desirable performances, from a practical point of view, such as high combustion load and reduced pollutant emissions of nitric oxide.     

动力锅炉燃烧反应系统的(火用)传递描述

基于对燃烧系统(火用)转换元和输(火用)元组成及传递结构的分析,建立燃烧系统通用(火用)传递模型.依据系统(火用)传递特点、(火用)转换和传递元的性质和作用,定义、设计(火用)转换强度、燃烧产物实际热(火用)与理论热(火用)比、容积产热(火用)强度三个基本评价准则,有效预热权重、无效预热(火用)权重和散热(火用)权重三个辅助评价准则.由基本准则和辅助准则组成的评价体系,可对燃烧系统中能量与能质的利用作出全面评价.综合应用(火用)传递模型和评价准则,即可对燃烧系统进行完整的(火用)传递动态描述.为了获得(火用)传递的定量描述,在建立燃烧系统能量平衡和(火用)平衡方程的基础上,提出常见稳态燃烧系统(火用)传递计算的基本方法,并以计算实例概述了燃烧温度、(火用)传递速率和评价准则的计算要点及结果.     

Symptoms of self-excited combustion oscillation and their detection

Monitoring of OH chemiluminescence through an optical fiber was demonstrated to be a useful method in detecting self-excited combustion oscillations. OH chemiluminescence intensity detected by the optical fiber showed mostly excellent agreement with those obtained by high speed CCD camera measurements when combustion oscillations were strong. Symptoms of self-excited combustion oscillation were also studied in order to predict the onset of combustion oscillation before it proceeded to a catastrophic failure. For the purpose, we have found and proposed unique measures to tell the onset of self-excited combustion oscillations based on the careful statistics of fluctuating properties in flames, such as pressure or emission of OH radicals.     

Calculation on cylinder pressure fluctuation by using the wave equation in KIVA program

Cylinder pressure fluctuation during combustion process of internal combustion engine is closely related to combustion noise and knock.The current studies are based on cylinder pressure test to obtain ...     

内燃式水动力系统的满负荷特性

提出了一种直接利用内燃机活塞的直线往复运动实现水压力能输出的新工作模式。实现了内燃机和柱塞式水泵结构的一体化,研制了内燃式水动力系统试验样机。介绍了其工作原理和结构特点。采用计算机仿真的方法, 得到了满负荷条件下的主要工作性能。结果表明,在满负荷条件下,其有效功率、有效热效率及输出压力比内燃机一柱塞式水泵组合系统大约高13％-15％;燃油消耗率大约低15％左右。通过试验,给出了满负荷条件下燃油消耗率、输出压力、输出流量与曲轴工作转速之间的关系曲线,并与仿真结果进行了比较。给出了满负荷条件下, 内燃式水动力系统转速的最佳工作区间。     

内燃式水动力装置有效热效率特性

通过试验研究了内燃式水动力装置的有效热效率特性。内燃式水动力装置将传统内燃机与柱塞式水泵技术集成为一体,直接利用活塞往复直线运动输出水压能。定义了系统最佳有效热效率区和最佳有效热效率特性曲线并与传统内燃机驱动柱塞泵系统进行了比较。全工况有效热效率比传统内燃机驱动柱塞泵系统改善13．63％～ 74．45％。相同有效热效率水平下包含的工况明显比传统内燃机驱动柱塞泵系统宽广。内燃式水动力装置各油门开度下最高有效热效率在19．91％～28．88％之间,对应转速为1400 r／min。     

变转速变排量双控轴向柱塞泵脉动特性及噪声研究

基于对斜盘式轴向柱塞泵的理论分析,利用AMESim软件建立变排量柱塞泵模型。在同负载条件下,通过变转速和变排量调节对泵的压力脉动特性进行仿真测试及试验验证,得到仿真和试验曲线基本吻合,验证模型的准确性。并在此基础上根据试验及仿真数据,在相同负载和不同负载下,对采用转速、排量调节相组合情况下泵的压力脉动特性进行比较分析,结果表明随泵转速或排量变大,泵的压力脉动幅值均增大,在独立控制、同流量输出情况下,排量调节比转速调节脉动幅值大;在双控方式下,采用高转速、低排量方式压力脉动幅值最小,功率最大。进一步地,从噪声角度对泵特性进行分析,结果表明在转速、排量独立调节情况下,系统噪声的变化趋势与压力脉动一致;在同负载同流量、变转速和变排量相组合的液压系统中,系统噪声变化与压力脉动变化趋势恰好相反。在同负载同流量下对试验和仿真数据进行对比分析,仿真模型中高转速与低排量组合的压力脉动小,试验曲线中低转速与大排量组合电动机输入功率小,系统噪声低。通过以上分析研究,为变转速和变排量双控理论研究和工程应用提供了技术支撑。     

Hot-fire injector test for determination of combustion stability boundaries using model chamber

This study realizes the conceptual method to predict combustion instability in actual full-scale combustion chamber of rocket engines by experimental tests with model (sub-scale) chamber. The model chamber was designed based on the methodologies proposed in the previous work regarding geometrical dimensions and operating conditions, and hot-fire test procedures were followed to obtain stability boundaries. From the experimental tests, two instability regions are presented by the parameters of combustion-chamber pressure and mixture (oxidizer/fuel) ratio, which are customary for combustor designers. It is found that instability characteristics in the chamber with the adopted jet injectors can be explained by the correlation between the characteristic burning or mixing time and the characteristic acoustic time. In each instability region, dynamic behaviors of flames are investigated to verify the hydrodynamically-derived characteristic lengths of the jet injectors. Large-amplitude pressure oscillation observed in upper instability region is found to be generated by lifted-off flames.