对置活塞轴向发动机同步运动机构空间圆柱凸轮的设计与优化

针对对置活塞轴向气缸结构的二冲程发动机,开展了对置活塞空间圆柱凸轮同步机构优化设计研究。为提高对置活塞发动机的性能,建立空间圆柱凸轮模型,对压力角、空间圆柱凸轮型线进行优化设计,进而得到发动机活塞的最佳运动位移曲线。利用发动机性能仿真软件GT-power,计算了不同活塞位移曲线下发动机的性能参数,分析活塞运动位移曲线对发动机性能参数的影响规律。计算结果表明：优化设计后的空间圆柱凸轮型线可以改进活塞运动位移的变化规律,进而提高发动机动力经济性能;随着活塞运动位移曲线的变化方向,发动机的性能先有所提升,而后开始下降,得出对置活塞发动机同步运动机构圆柱凸轮的优化设计方法。     

固体火箭发动机尾焰注水流场对导流槽排导性能影响研究

为了研究固体火箭发动机尾焰注水流场对导流槽排导通畅性的影响,设计了火箭发动机和导流槽缩比模型并完成了发动机系留点火及注水试验。结果表明：向尾焰注水能够使流入导流槽内混合气体温度降低到原来的1/2,实现对导流槽的热防护;但大量的水蒸气生成并与燃气混合后进入导流槽,影响了导流槽的排导性能。为了解决该问题,建立了在Mixture多相流模型基础上的数值计算模型,在Mixture多相流模型中以源项形式添加液态水与燃气两相流作用过程中的质量和能量转移方程,通过与试验数据对比,验证计算模型具有较高的精度和可靠性,并进一步得出燃气流场和液体流场的相互作用和对导流槽的排导性能的影响。在此基础上分析了发动机喷管数量、导流型面曲线类型对导流槽排导通畅性的影响,为火箭发动机尾焰注水系统工程应用提供参考。     

基于虚拟样机技术的鱼雷周转斜盘发动机动力学分析

为了在鱼雷发动机的设计阶段进行正确选型,基于虚拟样机技术,建立了不同型式周转斜盘发动机的动力学模型,包括静缸式直导槽发动机、转缸式直导槽发动机、静缸式"8"字导槽发动机和转缸式"8"字导槽发动机,并运用ADAMS软件对以上型式的发动机动力学性能进行了仿真分析。仿真结果表明,从发动机的总体启动性能、自平衡性、关键零部件之间的受力状态以及工作平稳性等方面综合考虑,转缸式直导槽周转斜盘发动机相比较其他型式的发动机,可基本实现自平衡,滚轮和导槽之间不会发生冲击力,转速相对稳定,在工程上应优先采用。     

基于ADAMS的某发动机动态仿真

利用虚拟样机技术研究了某斜盘发动机的动力学特性．利用ADAMS软件建立了某斜盘发动机的参数化动力学分析模型,通过建立菜单和对话框采实现快速修改．对影响发动机性能的几个关键参数进行了参数化仿真分析,如斜盘分布圆半径、斜盘倾角以及导槽形式．结果表明,随斜盘倾角的增大,机构的输出转速也增大;直导槽形式的结构比“8”字导槽形式的结构运行更加平稳．与试验结果的对比结果说明了仿真模型的正确性、仿真结果的有效性以及利用虚拟样机技术研究发动机动力学性能的可行性．     

液压自由活塞发动机的活塞运动不对称特征研究

结合液压自由活塞发动机基本原理,建立了系统分析模型,通过仿真和样机试验结果分析了活塞运动不对称性及其影响因素。研究结果表明：液压自由活塞发动机活塞上止点运动呈现不对称性特征,能量传递特征和活塞受力特征决定了该不对称性是固有的。在上止点附近,气体压力对活塞运动状态起决定性作用,活塞压缩过程越快,对应的膨胀过程也越快。配流阀响应对活塞上止点运动状态影响不明显,不同负载压力形成位置主要影响膨胀过程后期。     

带导转槽火箭筒发射过程内流场及受力分析

基于有限体积法,采用了SST k-ω湍流模型和动网格技术,并根据某火箭武器发射筒的实体模型建立了带导转槽火箭筒发射过程三维仿真模型,计算得到了不同时刻发射筒内燃气射流和发射筒内壁面的内流场。计算结果表明,燃气从喷管流出后与周围空气混合,形成了一系列的膨胀波与压缩波并且强度沿着轴线逐渐降低。在发射筒导转槽内,由于压缩波的反射叠加,燃气对导转槽表面的压力并未沿着轴线逐渐衰减。随着火箭弹向前运动,导转槽侧面受到的燃气作用力大小逐渐增加,因此导转槽内扭转力呈现振荡上升的趋势。计算结果为带导转槽火箭武器系统发射过程分析提供了有价值的参考。     

基于iSIGHT的鱼雷摆盘发动机活塞多学科设计优化

为进一步对鱼雷摆盘发动机活塞进行优化设计,综合考虑其温度、结构及强度,基于多学科可行性法（MDF）建立了摆盘发动机活塞的多学科设计优化（MDO）模型,并使用UG和ANSYS进行温度场和强度学科设计与分析。给出了活塞多学科设计优化分析仿真流程,并基于iSIGHT集成UG和ANSYS建立其多学科设计优化平台,通过二次开发实现了参数输入、输出、更新及软件间数据交流。经优化的活塞质量较原来降低了21.81%,最高温度降低了55℃,第1环槽温度降低了29℃,最大应力降低了10 MPa。仿真结果表明,活塞轻量化的MDO可有效处理热-结构耦合因素,在降低活塞质量的同时改善了温度及应力特性,提高了设计优化效率。     

大功率发动机活塞蠕变-疲劳可靠性分析方法研究

针对大功率发动机活塞在周期性爆发压力、活塞销反力、高温及循环热载荷复杂工况下经常出现的蠕变-疲劳故障现象,通过试验和数值模拟方法研究材料、高温等因素对蠕变-疲劳故障的影响规律,提出基于故障物理的机械可靠性设计分析技术,以故障机理为单元,分别建立蠕变、疲劳及其交互作用的损伤模型,利用损伤等效方法建立基于线性损伤累积的活塞蠕变-疲劳可靠性模型,对活塞可靠度、灵敏度和可靠寿命进行了分析计算,并对计算方法进行了对比验证,计算结果与传统蒙特卡洛法计算结果接近,但计算量明显减少.     

周转斜盘发动机运动学建模与仿真

为了对周转斜盘发动机进行全面分析和优化改进,必须首先对其运动学进行深入探讨和研究。基于周转斜盘发动机活塞运动学模型和连杆运动学模型,仿真分析了活塞和连杆的运动趋势。结果表明,活塞和连杆运动的不平稳运转会成为发动机的振动和噪声源。该研究结果为斜盘发动机的减振降噪和结构优化提供理论参考。     

某型小口径自动火炮抛壳动力学仿真分析

针对某火炮抽壳机构的结构特点,建立预抽壳完成后抛壳机构的动力学仿真模型,通过采用向后差分法 和相对坐标系运动方程进行动力学分析,讨论射频和射角改变时抛壳轨迹线的变化,得到了在射角固定、射频改变 时药筒的运动轨迹,以及射频固定、射角改变时药筒的运动轨迹。结果表明：在同一射角下,随着射频的增加,药 筒进入抛壳导槽的速度增加;在同一射频下随着射角的增大,抓壳臂给药筒在重力方向的分力越大,药筒到达抛壳 导槽的时间越短。     

多用途导弹战斗部对武装直升机的终点毁伤建模及仿真

利用运动学原理将多用途战斗部杀伤元和目标在地面坐标系中的运动转化为杀伤元在目标坐标系中的相对运动,从而建立杀伤元在动目标系中的运动模型、命中模型和毁伤模型。由于毁伤模型建立在动目标坐标系中,因此无论目标作何种运动,都可以直接应用已知的目标易损性数据进行毁伤计算,为多用途导弹毁伤直升机等动目标计算提供了计算机仿真模型,为多用途战斗部论证及设计提供了分析工具。     

高强化发动机活塞冷却方式仿真

通过建立发动机内部活塞与周围环境的传热模型,应用三维有限元方法,对比分析了不同冷却方式对活塞热状态的影响作用。经过对发动机活塞采用内冷油腔、底喷无油腔、无底喷油雾、高位空心环内冷等4种不同冷却方式的对比计算,表明在高强化发动机上仅采用底喷无油腔、无底喷油雾无法满足活塞的使用要求,必须采用强制内部冷却才能有效大幅度降低活塞高温区域的温度,提高活塞的可靠性。     

基于FLUENT的机动管线泵机组发动机气缸数值模拟

建立了发动机气缸与活塞的三维简化模型并对其进行了动网格划分,应用FLUENT对发动机气缸内的气体压缩及膨胀过程进行了仿真模拟,对气缸温度及压力进行了数值分析,得出了发动机气缸温度变化曲线图及温度、压力变化云图,分析比较了仿真模拟数据与数值计算数据,对模型的准确性进行了验证。     

液压自由活塞发动机止点位置控制研究

研究液压自由活塞发动机活塞运动止点控制方法,进而提高系统运行的稳定性。对单活塞液压自由活塞发动机活塞位置控制基本原理进行了理论分析,研究了活塞止点控制的影响因素。基于仿真和试验结果,确定了上止点精确控制主要控制量,分析了下止点精确控制策略及其极限位置限制方法。研究结果表明,上止点精确控制主要影响因素为活塞压缩过程的初始运动位置和初始压缩位置,下止点精确控制策略需要同时控制活塞所传递的能量以及活塞下止点附近的动力学过程。活塞下止点极限位置应采用组合方法限制,前期基于液压节流作用的热能法,后期基于液压油体积弹性模量的势能法。     

液压自由活塞发动机工作过程仿真模型研究

为建立单活塞液压自由活塞发动机工作过程仿真模型,根据单活塞液压自由活塞发动机的系统特征,基于热力学、液压流体力学和动力学基本理论,给出了单活塞液压自由活塞发动机稳态工况工作过程的数学描述,并对结果进行了试验验证.结果表明:给出的考虑了液压系统构件动态特性影响的单活塞液压自由活塞发动机仿真模型,在活塞动力学特征、气缸气体...     

RLPG高压瞬态多相反应流动计算模型与方法

针对再生式液体发射药火炮（RLPG）内弹道过程中非稳态喷雾燃烧流动问题,建立了数学模型,给出了具体的计算方法。由于燃烧室的不规则性,为便于采用有限差分法离散控制方程,采用贴体坐标系统,将燃烧室变换成计算空间内矩形区域。在计算空间内对非稳态控制方程进行离散,采用MacCormack预估校正二步差分格式求解。RLPG存在两个运动边界,推导了活塞和弹底动边界的差分格式,保证边界上物理量的守恒性。计算结果与试验值吻合较好,表明建立的模型与计算方法是可行的。     

对置式凸轮发动机活塞热分析

在进行发动机的开发和技术改进时,对活塞热负荷进行分析可为其强度分析与结构优化设计提供理论依据.文中利用有限元方法对对置式凸轮发动机活塞进行了热分析,通过建立有限元模型和确定模拟边界条件得到了活塞的数值模拟温度场.分析结果表明,整个活塞温度偏高,应对此发动机活塞进行结构参数优化,以提高活塞耐久性,发挥对置式发动机的结构优点.     

基于非旋弹体坐标系的面对称旋转导弹六自由度弹道模型

为了计算一定风洞试验方法下的面对称旋转导弹六自由度弹道,建立了相应的六自由度弹道模型,定义了模型中的坐标系并给出各个坐标系之间的转换关系,在此基础上得出了角度的计算公式,分析了风对旋转导弹运动的影响,在全攻角非旋弹体坐标系中计算了气动力和气动力矩,在非旋弹体坐标系下建立了质心运动的动力学方程和绕质心转动的动力学方程,给出了质心运动和绕质心转动的运动学方程,解决了面对称旋转导弹六自由度弹道计算问题.     

鱼雷活塞发动机高压单层气缸套设计

为了进一步优化活塞发动机气缸套设计方案,应用MSC．Patran软件对鱼雷活塞发动机气缸套不同方案的设计结构进行了有限元温度及应力场对比计算分析,确定了较为合理的设计方案。该设计方案可适用于更高燃气压力的发动机,最高工作压力大于30MPa,较现有技术有明显提高。气缸套通过试验验证,满足发动机的正常使用要求。     

UUV特种发动机活塞的热-固耦合分析

为了研究温度载荷和机械载荷对活塞应力应变的影响,基于有限元方法,采用UG和ANSYS Workbench软件,建立了无人水下航行器(UUV)特种发动机活塞3D有限元模型。在ANSYS Workbench中对活塞进行了热分析、静力学分析及热-固耦合分析,得到了活塞温度场、应力场及应变的分布。结果表明,受温度场的影响,热-固耦合中活塞的应力、应变明显比静力学分析中的大,且出现的位置也不尽相同。同时,在活塞结构的应力应变分析中,活塞头部易产生裂纹。仿真分析结果与试验测试结果有较好的一致性,为活塞的设计和优化提供了理论依据和参考。