活塞环组内压力变化数值模拟

基于小孔缝隙流动方程和质量守恒方程,针对活塞、活塞环、缸套间形成的燃气泄露通道,对各腔体内的气体压力变化运用Matlab语言进行了模拟计算,并对活塞环组各腔体的压力进行了定量分析,为活塞环的动力学分析及优化设计提供了有效的依据。     

基于缸盖振动信号的活塞环腔压力径向基神经网络识别研究

介绍了利用气缸盖振动信号,借助径向基神经网络（RBFNN）,进行活塞环腔气体压力识别的方法。以1100柴油机为试验对象,测得其缸盖振动位移和气缸内气体燃烧压力,将缸盖振动信号作为识别的输入信号,利用径向基神经网络和ARMA时间序列分析法对气缸燃烧压力和环腔内气体压力进行了识别。结果表明：利用径向基网络和ARMA时间序列分析法,均能较为准确地识别活塞环环腔气体压力和气缸内气体燃烧压力;径向基神经网络的识别方法比ARMA时间序列识别方法更加准确。     

鼓泡床循环燃烧方法及颗粒分离和回输的研究

探讨了低速流化床炉内设置带分离隔室循环燃烧装置，文中着重表达隔室内的气体流动方程颗粒的分离轨迹方程和分离颗粒粒径，并探讨了压力分布和颗粒回输至沸腾段的技术。     

基于Fluent的排气火花熄灭消声器性能仿真分析

为掌握火花熄灭消声器内部流动特性,采用湍流模型和离散相(DPM)模型对双级膨胀腔消声器内气固两相流动情况进行了数值模拟研究。通过建立的模型和边界条件模拟气体流动,利用双向耦合拉格朗日法追踪颗粒运动轨迹;讨论了不同颗粒粒径、入口颗粒浓度以及不同排气流速对火花熄灭效率和压力损失的影响。数值计算结果表明:随着颗粒粒径、入口颗粒浓度及排气流速的增加,火花熄灭效率逐渐增大,特别是颗粒粒径和排气流速对火花熄灭效率影响比较明显。     

污染颗粒--活塞环--缸套接触数值研究

运用商用软件ANSYS和自编程序,研究了污染颗粒对活塞环和缸套的影响.在求出了接触时间和润滑油膜对污染颗粒的摩擦力的基础上,分析了污染颗粒对活塞环、缸套所受应力以及对环腔气压的影响.计算结果表明：活塞环和缸套所受的Mises应力受到颗粒速度和它所在相对位置的影响;在不同的接触时刻和速度下的活塞环和缸套所受到的接触应力范围和大小均不同,并可能会出现非连续区域的残余应力.同时也发现,较大的污染颗粒速度有增大接触应力和改变最大接触应力点的作用;随着颗粒浓度和速度的增加,活塞环腔内气压会增加.     

330 MW CFB锅炉炉膛壁面颗粒流率分布测量

在某330MW亚临界循环流化床(CFB)锅炉炉膛水冷壁上开设测孔,利用水冷抽气取样枪对炉膛内的局部颗粒流率进行测量,研究炉膛近水冷壁区域的颗粒流率分布.结果表明:采用抽气取样法测量CFB锅炉炉膛颗粒流率时,颗粒净流率基本不受抽气速度的影响;炉膛稀相区的颗粒呈明显的环核流动分布,水冷壁附近存在较大的下行颗粒流率;炉膛第5层和第6层测孔高度的环核边界层厚度基本相同,环核边界层厚度约为0.1~0.18m,且随着空截面风速的增大而增加;炉膛内的防磨梁、悬吊屏结构和出口烟窗位置等对颗粒环核流动有较大的影响.     

工业汽轮机调节级段复杂流动特性研究

喷嘴调节是工业汽轮机进行变工况调节的主要方式之一。由于调节级部分进汽运行和过渡腔室内气流大幅偏转等原因,从调节级到压力级第1级的通流区域内流动情况复杂,效率损失严重。以某工业汽轮机为例,对包含调节级、过渡腔室和压力级第1级的通流区段进行全周全三维数值计算,分析了4阀点、3阀点和2阀点3个典型工况下的三维流动与各区域压力损失的情况。分析表明,随阀点减少,通流效率从86.1%降低至54.2%,过渡腔室内切向流动加剧,总压损失从2.2%增至45.8%,是影响流动效率的首要因素。另外,中分面螺栓安装时占据部分流道空间,使过渡腔室内通流面积在局部区域变化幅度过大,产生额外流动损失。而且,过渡腔室内的强烈有旋流动会影响下游压力级的入口流场均匀程度和攻角分布,3阀点和2阀点工况时,大的正攻角会使压力级第1级内流动效率降低。研究成果可为工业汽轮机整机变工况运行性能优化和高气动性能过渡腔室设计提供参考。     

球型调节阀流动引起阀体关键点压力脉动试验研究

以汽轮机常用的球型调节阀为研究对象，通过在阀座喉部、阀碟头部等阀体内各关键部位设置测点，利用微小型高频动态压力传感器及其采集系统，进行了多种工况和多个方位的试验研究，探讨了由于阀内气体流动引发的阀门工作不稳定性。试验研究表明，原型阀的气体压力脉动强度微弱，不稳定工况范围小，稳定性比较良好。     

压水堆核电厂蒸汽管道内湿蒸汽的流动特性研究

推导了湿蒸汽在等截面直管道稳定流动的动量方程,结合能量方程和连续性方程,给出管道各截面湿蒸汽参数的计算方法。得到管道入口为干饱和蒸汽和湿蒸汽时管道各截面的蒸汽参数,并分析阻力对蒸汽参数的影响。结果表明:由于存在阻力使湿蒸汽的压力降低、温度降低、比容增大、流速增大、焓值降低;干度沿流动方向的变化规律主要与入口干度和入口压力有关。以1 000MW核电汽轮机为例,在额定工况下,除主蒸汽干度将逐渐减小外,其它蒸汽管道内湿蒸汽在流动过程中干度都将逐渐增大。     

高强化柴油机气缸套周围冷却水流动的数值模拟和试验研究

针对柴油机的冷却进行精确计算，必须对柴油机内部流场进行深入的三维数值模拟和试验研究。首先分析了柴油机冷却水流动的数值模拟计算方法，建立了某柴油机气缸套周围复杂水腔的三维实体模型，并采用FIRETM软件对水腔模型进行计算，得到冷却水在缸套复杂水腔内的三维流场；再运用流量压力测量法和流动显示法对透明气缸套水腔内的冷却水流动进行试验。对比分析结果表明数值模拟计算的冷却水流动方向和流量大小与试验测量和观察结果相一致缸套水腔改进后冷却水的流量和压力分布合理，水腔内微涡和流动死区减少，缸套穴蚀减轻，此数值模拟方法是合理的。     

柴油机活塞组件结构参数对其密封性能的影响

以一款非道路高压共轨柴油机为研究对象,结合活塞温度场试验研究,建立了活塞组件运动学模型。着重研究了不同配缸间隙、开口端倒角对柴油机窜气量及缸内润滑油消耗的影响规律,运用响应曲面法分析了活塞环开口间隙对窜气量的影响,在此基础上对顶环及二环开口间隙参数进行优化,得到最优解。分析结果表明:配缸间隙的增大使得润滑油消耗增大,最大增幅为7.54%,配缸间隙对窜气量影响较小。顶环开口端倒角对窜气量影响较为明显,顶环开口端倒角从0增加到1mm,窜气量增大13%。顶环及二环开口间隙对柴油机窜气量影响具有线性关系,油环开口间隙对柴油机窜气量影响较小。顶环开口间隙0.42mm、二环开口间隙0.48mm为最优解,此时窜气量为13.11L/min。     

低速二冲程柴油机活塞环-缸套润滑模型及相关软件开发

在传统润滑模型基础上,将活塞环润滑特性、活塞环动力学、滑油输运、环组窜气、几何结构参数、缸套变形,固体颗粒等多因素进行耦合,建立了考虑针对低速二冲程柴油机的结构与供油方式的特殊性的供油润滑模型,并对环组间的窜气以及低速二冲程柴油机缸套表面所特有的表面织构与油槽结构进行研究。结果表明：低速机活塞环跨越动压、混合以及边界润滑三个区域,润滑油的供给条件及固体颗粒的存在直接影响着活塞环—缸套摩擦副的润滑状态。     

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.     

气环密封面粗糙度对窜气量影响的仿真分析

发动机窜气指的是高温燃气直接从气缸漏入曲轴箱,窜气量过大直接导致发动机功率下降,燃料消耗率上升,以及恶化润滑油。采用气体在粗糙间隙的流动理论基础,并通过AVL EXCITE PR软件对某V6发动机进行活塞动力学分析,对比窜气量结果,指出第一环下侧面与第一环槽下侧面的粗糙度均方根是影响窜气量的关键因素,粗糙度均方根越小,窜气量越低。     

发动机起动过程中活塞漏气模拟分析

采用AMESim建立了柴油机单缸机及活塞漏气模型,假设气体流动为一维非稳态可压缩的绝热流,采用方形小孔流量计算方法,分析了不同转速下的活塞漏气和缸压变化。通过分析表明,转速每降低50 r/min,循环漏气量增加0.03g,漏气量占进气量百分比提高3.74%,最大爆压降低0.112 MPa。按照柴油机起动最低缸压1.7 MPa要求,起动转速应为大于200 r/min。     

活塞组漏气量超标原因分析及优化

为解决某高强化柴油机漏气量超标问题,对活塞组的漏气通道进行分析,并利用有限元及动力学分析软件对配缸间隙进行对比分析并进行优化,结果显示优化配缸间隙后漏气量仅降低0.82%。对活塞环装配前后的尺寸进行检测对比,确认活塞环装配不当使得闭口间隙超差并出现漏光现象,是造成发动机漏气量超标的主要原因。对活塞环的装配设备改进之后进行500 h发动机试验,漏气量降低到规定范围内。结果表明,该发动机活塞与缸套的配缸间隙对漏气量影响较小,活塞环装配不当造成漏气量超标。     

基于润滑油颗粒效应的柴油机轴系扭振特性研究

以船用中速机顶环为研究对象，基于混合润滑模型、微凸体接触模型和颗粒承载模型，引入颗粒的粒径和质量浓度，提出了一种活塞环-缸套液固两相润滑模型，分析了颗粒的承载能力、摩擦力、摩擦功耗，探究了固体颗粒对中速机润滑性能的影响。在此基础上，以往复摩擦机为研究对象建立了考虑摩擦力矩的轴系扭振计算模型，以此分析含颗粒润滑状态对扭振的影响并进行了试验验证。研究表明:固体颗粒使活塞环-缸套间的最小油膜厚度和摩擦力增大；柴油机轴系的扭振增大，其中2、4谐次对应扭角增大的比例最大。     

西部环境下内燃机活塞下区气流场数值研究

运用商用软件ANSYS,模拟了典型西部环境恶劣因素沙尘对活塞下区气流场的影响,分析了沙尘颗粒的速度、直径、浓度和密度对活塞下区气缸壁压力和气流速度的影响。研究表明：存在影响活塞下区气缸壁压力和气流速度场的临界沙尘颗粒直径和临界速度,较大的沙尘颗粒直径和速度是导致缸壁应力和变形增加的主要因素;沙尘颗粒的存在会使其周围的流场产生负压;随着沙尘颗粒的密度和浓度的增加,活塞下区气缸壁所受最大压力会相应增大,且气流入口处压力增加较快。     

直喷增压汽油发动机曲轴箱通风系统的研究

为满足直喷增压汽油发动机的曲轴箱通风系统的开发需求,借助现代CAE软件分析能力,通过降低活塞漏气量,优化回油结构,优化取气口位置及面积,合理匹配油气分离器压损和有效回油高度,通过多轮试验验证,找出最优设计方案。