用耦合分析法研究内燃机活塞环-气缸套传热润滑摩擦问题

在以往对活塞环-气缸套润滑摩擦性能的研究中,大都忽略了活塞组-气缸套间的导热,或者将导热过程简化,这与该摩擦副的实际润滑摩擦状况相去甚远.把柴油机缸内燃气、活塞、活塞环、润滑油膜、气缸套、冷却介质作为一个耦合体,考虑各部件间及相应物理场间的耦合关系,采用耦合分析法建立了活塞环-气缸套的三维非稳态热混合润滑摩擦模型.该模型以三维瞬态热传导模型、动压润滑模型和润滑油膜传热模型为基础,并考虑了润滑油的黏温变化、燃烧室燃气泄漏、表面粗糙度、油膜破裂位置以及气缸套圆周方向上的非轴对称性等影响因素.采用上述模型,对6110型柴油机活塞环-气缸套摩擦副进行了传热、润滑、摩擦耦合分析,得到了活塞组-气缸套的温度场,并用试验证实了耦合模型的正确性;与此同时,得出了润滑油膜的温度、黏度、最小油膜厚度和摩擦热随曲轴转角和活塞环周向高度的分布曲线.     

排气道隔热方式对气缸盖整体温度场影响的研究

本文对BF8L413F风冷柴油机气缸盖排气道采用的两种隔热方式——喷涂1.5mm氧化锆陶瓷涂层和1mm空气层隔热的隔热效果进行了研究。用ANSYS程序对原机和两种隔热方式的气缸盖温度场和热流场进行了数值模拟。计算模型和实际气缸盖结构基本一致,各部分形状、特别是排气道的结构形式没有作任何简化。数值模拟与实验结果吻和很好。研究表明排气道隔热可有效降低缸盖整体的热负荷,而空气层的隔热效果比陶瓷涂层的隔热效果更为明显。     

低散热发动机表面传热研究的一种新方法

本文探索了一种低散热发动机陶瓷涂层表面传热的实验研究方法─—表面温度法。通过实测低散热发动机燃烧室陶瓷涂层表面的瞬态温度与平均热流，可较准确地计算低散热发动机陶瓷涂层表面的局部瞬态热流。文中着重介绍了陶瓷涂层表面瞬态热流的具体求解方法。     

配气相位对6106柴油机的性能影响研究

利用GT-Power软件,研究了配气正时对6106柴油机性能的影响.在全负荷工况下,分别对进气门关闭角度、排气提前角以及气门叠开角度对柴油机性能影响进行了计算和分析,并且通过计算得到了不同工况下的最佳配气正时角度.最后将所得的计算结果在6106柴油机上进行了试验研究,通过试验测得了全负荷工况下的柴油机的扭矩、燃油消耗和充气效率等参数,给出了优化前后计算值和试验值的对比,通过对比可以看出计算值跟试验值最大误差在1%以内,验证了计算结果的准确性.     

Study on effect of heat transfer space non-uniformity of combustion chamber components on in-cylinder NOx emission formation in internal combustion engine

The components of combustion chamber (cylinder head-cylinder liner-piston assembly-oil film) were taken as a coupled body.Based on the three-dimensional heat transfer numerical simulation of the coupled body,a coupled three-dimensional calculation model for in-cylinder working process and the combustion chamber components was built with domain decomposition and boundary coupled method,which implements the coupled three-dimensional simulation of in-cylinder working process and the combustion chamber components.The model was applied in the influence investigation of the space non-uniformity in heat transfer among combustion chamber components on the generation of in-cylinder emissions:NOx.The results showed that the heat transfer space non-uniformity of combustion chamber components directly influences the formation of in-cylinder NOx.The main area being influenced was the accessory area on the wall,while the influence on the generation of NOx in the central area couold be omitted.     

周期性瞬态导热有限元计算网格剖分规则研究

对周期性瞬态导热的半无限大物体的级数解进行了理解分析，结合有限元算法，证明了周期性瞬态导热的温度波动深度和有限元网络尺度都具有相似性，从而给出了保证周期性瞬态导热问题有限元求解精度的网格剖分规则，并应用该规则对发动机燃烧室壁进行了实验计算。     

离心喷嘴内部流动与液膜初级破碎的耦合模拟

了更准确地预测喷射特性,揭示喷嘴结构对雾化过程的影响,采用VOF多相流模型和大涡模拟湍流模型对航空发动机离心喷嘴内部流动和液膜破碎过程进行了耦合的CFD模拟,捕获了清晰的气液相界面以及油膜的不稳定波和初级破碎现象.模拟结果表明：供油流量增大时油膜的破碎形态由波浪式破碎和轮缘破碎变成穿孔式破碎,这主要是由于喷嘴结构造成的周向扰动对液膜破碎过程产生了较大影响、使液膜破碎长度缩短的缘故.数值计算的喷雾锥角和油膜破碎长度分别与实验测量值和半经验公式计算值符合良好.     

利用部件整体耦合法分析柴油机气缸盖热机械强度

为提高气缸盖的热机械性能,采用部件整体耦合法对多缸柴油机气缸盖进行了三维非线性有限元分析。在考虑各部件接触关系的基础上,计算了气缸盖在螺栓预紧力、热载荷、最高燃烧压力多场耦合作用下的应力分布,确定了各影响因素在缸盖上造成应力集中的主要位置及原因,并与发动机实际运行后情况进行了对比,为结构改进提供了理论指导。     

臭氧助燃内燃机的燃烧及排放性能试验研究

臭氧是一种强氧化剂、消毒剂和催化剂。本文利用臭氧助燃的性能，对进气中含有一定浓度臭氧的发动机的燃烧和排放性能进行了试验研究。试验结果表明，臭氧具有强化燃烧和改善排放的双重功效。     

活塞环-气缸套润滑摩擦研究

活塞环与气缸套间的润滑、摩擦直接影响到内燃机的动力性、经济性和可靠性。在内燃机实际运行过程中，缸内工作过程循环变动及活塞气缸套间动接触导热直接影响到润滑油膜的状态，因而活塞环在缸套中的不同位置时的摩擦、润滑状态各不相同。在传统的活塞环组稳态热混合润滑的基础上，考虑到活塞组一气缸套动接触系统瞬态传热，建立了活塞环组的非稳态热混合润滑、摩擦数理模型及数值方法。运用该方法可模拟出活塞环组润滑、摩擦特性，并可预测出不同瞬时润滑油膜的温度场、压力分布、油膜厚度、摩擦功和摩擦热等重要参数。