液压自由活塞发动机活塞运动规律动态仿真研究

为研究液压自由活塞发动机(HFPE)的活塞运动特性,建立了液压自由活塞发动机动态仿真模型,针对循环供油量、喷油定时、气门正时、压缩压力、负载压力等主要控制变量对活塞运动情况的影响进行了规律性研究.结果表明:各控制变量的变化影响活塞受力的变化,进而使活塞的下止点位置和压缩比发生变化,并影响发动机的正常运转和性能;循环油量与活塞膨胀行程长度、压缩能量与压缩比均近似呈线性关系;HFPE循环工作是一个多参数耦合和能量重新分配的复杂过程;执行器滞后引入的正时控制误差将是影响控制精度的重要因素.     

液压自由活塞发动机活塞运动规律自适应特性的研究

在一台液压自由活塞发动机(HFPE)样机上进行了活塞运动规率的试验。研究表明:活塞的运动规律对于燃烧相位和累积放热量的变动具有自适应性;随着燃烧相位的提前或累积放热量的增大,活塞换向提前,最大升程和压缩比降低;这种自适应性可有效避免均质压燃过程中的爆震与后燃现象,保证缸内最高压力、最大放热速率的稳定,减少指示功的损失。     

内燃机活塞二阶运动的模拟计算

本文从活塞的受力状态和流体动力润滑分析着手,建立和开发了能较准确地模拟活塞二阶运动的计算程序。作为实例,运用此程序对S195型柴油机在运行中的活塞侧倾角和裙部上下端的横向运动轨迹进行了数值求解。经与实测对比,结果是令人满意的。此外,文中还对一些主要结构参数的影响也进行了分析。     

柴油机活塞二阶运动仿真分析

对柴油机活塞二阶运动进行计算分析,要考虑到活塞、缸套的热变形和安装工况下的变形等多方面的因素。计算了活塞和缸套的温度场及热变形,然后对活塞的二阶运动进行了分析,并对结构进行了评价,为活塞进一步的优化提供了参考。     

柴油机铰接活塞二阶运动的模拟计算与分析

本文从铰接活塞的结构特点和受力状况着手,建立和开发了能准确地模拟其二阶运动的计算程序.作为实例,运用此程序对某型柴油机(D×S=95×115mm)的试验用铰接活塞在运用中的活塞侧倾角和横向运动轨迹进行了数值求解.文中还对饺接活塞与原型整体活塞的相应计算结果进行了对比和分析.     

活塞动力学二阶运动的仿真方法与试验研究

采用多体动力学在时间域内迭代计算活塞、缸套及润滑油膜相互耦合子系统的运动学与动力学方程,在考虑活塞体径向刚度、活塞体及缸套冷热态型面的影响下,得到活塞主、副推力侧实际工况下的热态配缸间隙;动力学仿真方法计算出活塞二阶运动结果,包括:活塞主、副推力面间换向的径向运动和绕活塞销的转动;二阶运动对缸套的动态敲击力作为载荷边界条件施加在有限元模型上,计算出气缸体在活塞敲击下的振动响应;同时,在发动机台架上对气缸体两侧的活塞敲击处布置加速度传感器、以及布置缸内爆压传感器和上止点位置测量得到气缸体结构振动响应,试验结果验证了仿真模型的有效性.     

汽油机活塞敲缸响的力学分析

从分析活塞的受力状态出发,运用流体动力润滑雷诺方程,求解出作用在活塞裙部的油膜力和力矩。并结合活塞裙部的侧向运动方程,编制了模拟活塞二阶运动的计算程序。运用此程序对CA1091型车用汽油机不同结构参数、不同工况下的活塞裙部上,一端的横向运动轨迹进行了数值求解,得出同了不同间隙条件下活塞对缸壁的最大冲击时刻,最大冲击部位等,分析结果可用于发动机活塞组的结构设计与故障诊断,并能对许多实际故障现象进行合理的理论解释。     

新型恒流量钻井泵活塞运动规律研究

针对以曲柄连杆机构作为动力端的钻井泵,吸入与排出管路存在较大的流量和压力波动,从而导致一系列不利影响,提出采用凸轮传动机构作为恒流量钻井泵的动力端,并选择摆线运动规律与等速运动规律组合(即摆线加速—等速—摆线减速)作为凸轮机构恒流量钻井泵活塞拟定运动规律。既发挥摆线运动规律的位移、速度、加速度连续的优点,又发挥等速运动规律中加速度幅值为零的优点,可实现流量恒定、压力无波动的输出特性。根据活塞运动规律表达式进行综合评价分析,结果表明：既无刚性冲击也无柔性冲击,最大无量纲跃动度幅值JM、最大无量纲扭矩TM均减小,有利于提高恒流量钻井泵工作稳定性和可靠性,显著改善钻井泵的运动与动力性能。     

活塞裙润滑油膜温度场有限元分析

利用八节点等参有限单元法，对活塞裙的润滑油膜进行了温度场分析。首先给出了活塞裙的雷诺润滑方程、二阶运动方程以及油膜的能量方程。然后在给出上述方程的有限元求解表达式和步骤的基础上，对它们进行了联立求解。最后以某发动机为例，研究了其活塞裙部润滑油膜温度场在发动机运转周期内的变化。计算结果表明，油膜温度场随曲柄转角的变化而变化；活塞在上止点时，油膜温度从活塞裙上端到下端基本呈递减趋势；活塞位于行程中部时，在靠近活塞裙上端附近，出现高于边界温度的油膜温升；相同轴向位置处，周向温度几乎不变。     

活塞裙部型线对活塞系统二阶运动和摩擦功率的影响

从活塞的动力学分析开始,结合流体动力润滑方程,建立了缸套活塞裙部间的润滑模型。该模型采用优化的数值分析方法,使计算程序有较好的收敛性,能计算出整个四冲程范围内的活塞二阶运动和摩擦功率的轨迹。此外,作者将原始的直线型线和国外先进机型的中凸型线输入计算程序中,探讨了其对活塞裙部型面的作用和优劣。结果表明：中凸型线可以使活塞在上行和下行冲程中均能形成双向油楔,这对减小活塞的二阶运动和摩擦功率起了极大的作用     

基于Matlab的人工地震动合成及校正

选取适当的地震波是进行地震响应分析的前提。但由于实际地震记录所处场地环境及数量有限,因而使用时合成人工地震动非常必要。以《水电工程水工建筑物抗震设计规范》中的标准设计反应谱为目标谱,采用三角级数法合成初始人工地震动,并对其功率谱及幅值谱校正;然后使用最小二乘法消除零线漂移完成初始人工地震动校正;最后,基于Matlab平台实现了人工地震动的可视化,计算结果拟合精度较高,从而为工程抗震提供合理的地震动输入。     

考虑热变形的活塞组件结构对活塞二阶运动的影响分析

结合活塞、缸套工作温度场的实测值,建立了2D25柴油机活塞组件动力学模型,分析了配缸间隙、活塞销偏置量和活塞头部型线等结构参数对活塞二阶运动的影响关系,并采用正交试验设计优化了2D25柴油机活塞组件结构参数。分析结果表明:对活塞二阶运动的影响主要体现在活塞敲击能量和摩擦功耗,其影响关系是此消彼长的;在计算的影响因素中,对活塞二阶运动影响最大的是配缸间隙,其次是活塞销偏置量和裙部椭圆度,影响最小的是中凸点位置;活塞头部结构的不同主要是影响活塞敲击能量,而对活塞的摩擦功耗影响较小。     

基于Matlab/Simulink的直线发动机性能仿真研究

建立了直线发动机的动力学及燃烧模型,通过Matlab/Simulink建模仿真,研究了直线发动机的运行特性,并定性分析了各主要设计、控制参数对系统性能的影响.研究结果表明:直线发动机的活塞组件质量直接影响系统输出性能,且在3.5～4 kg范围内输出功率较高;而对点火位置和喷油量的实时调节则是直线发动机控制的关键.     

LNG发动机缸内气体流动及其对燃烧过程影响的数值分析

应用STAR-CD软件对缸内直喷LNG发动机建立工作过程的计算模型,分析了缸内流场的运动及对发动机燃烧过程的影响.模拟结果表明:进气过程所产生的涡流运动能够维持到压缩上止点附近,压缩行程后期缸内的滚流破裂成众多小尺度的涡,湍流强度增大,可以提高火焰传播速率;压缩冲程接近终了时,缸内混合气呈明显分层现象,在火花塞及LNG喷嘴附近聚集较浓的可燃混合气,利于实现天然气发动机的稀薄燃烧.     

基于关联维数的柴油机声音信号特征分析

提出了基于分形关联维数的柴油机声音信号特征分析方法,通过主分量分析法证明了柴油机声音信号具有分形特征。根据G-P算法,阐述了柴油机声音信号关联维数的计算方法,并对计算过程中噪声对关联维数的影响进行了详细的论述。计算结果表明,柴油机声音信号关联维数随工作状况改变有明显的变化,可作为柴油机工作状态监测和故障诊断的一个特征量。     

四缸柴油机减振分析及平衡机构设计

对某直列四缸柴油机振动平衡分析,得出不平衡的二阶往复惯性力及其力矩是其主要振动激励源之一。原机型中没有平衡机构,受到空间的限制,所设计的双平衡轴机构,只是平衡二阶往复惯性力。通过振动测量对比试验,表明所设计的双平衡轴机构能达到显著地降低发动机整机振动烈度的效果,从而也证实了二阶往复惯性力才是最主要的振动激振源。