6135柴油机燃烧室改进设计

利用GT-POWER模拟软件建立发动机工作过程计算模型,通过改变喷油嘴的直径和燃烧室的压缩比,对发动机燃烧室进行优化计算,获取燃烧室关键结构数据。对6135型柴油机进气系统进行改进设计,以改善柴油机的燃烧室性能,提高发动机的整机动力性、环保性和经济性。     

直喷汽油机燃烧系统的优化

针对B机型燃烧系统的开发过程,分别从进气道、缸盖燃烧室、活塞燃烧室及喷油器方面进行优化分析,分别选择出一种最佳方案,对优化后的方案进行计算验证,最终确定出B机型燃烧系统的方案。     

废气涡轮增压器试验台架燃烧室的改进

针对废气涡轮增压器新品在可靠性考核试验过程中,其试验台架燃烧室频频出现积碳,导致喷油嘴堵塞熄火或增压器积碳而被迫停机等现象,从燃烧室的燃烧原理出发,对燃烧室的局部结构进行了改进。在后续增压器新品考核时间里,没有出现一次积碳故障停机,大大保证了增压器考核实效。     

柴油机喷油嘴及护套烧熔的原因

（1）喷油嘴积碳 若燃烧室氧气供应不足．柴油和窜人燃烧室的润滑油将不能完全燃烧,其在高温氧化作用下容易在燃烧室和喷油嘴上形成积碳,使喷油嘴因温度过高而被烧熔。     

喷油系统优化对小型涡流室柴油机性能的影响

我国小型涡流室柴油机综合性能较差,特别是排放性能和低怠速稳定性能差是内燃机行业目前急待解决的问题。以170F柴油机为样机,通过对喷油系统的优化,改善整机性能。原机存在的主要问题是ZS4S1喷油嘴针阀升程和流动截面积过大,工作时针阀不能完全打开,嘴端压力低,造成燃油雾化不良。依据柴油机循环喷油量大小,应用HYDSIM工程软件模拟喷油过程,多方案优化,新设计了喷油嘴流通特性,确定了喷油嘴头部参数,用新喷油嘴和ZS4S1喷油嘴在样机上进行了试验,柴油机标定功率燃油耗下降约13%,烟度下降达80%;最低空载稳定转速从1 700 r/min下降到950 r/min。     

燃烧室结构对柴油机性能和排放的影响

本文重点研究了不同的燃烧室结构对柴油机性能和排放的影响。通过ESC试验循环和稳态满载测试确定了满足要求的燃烧室匹配方案。     

某重型柴油机燃烧室形状研究

本文针对某重型柴油机,利用燃烧仿真软件FIRE建立了三维数值模型,根据试验数据完成数值模型标定,在原机传统ω型燃烧室形状基础上,从燃烧理论出发优化设计新的燃烧室型线方案,提出了阶梯式燃烧室方案,并完成试验验证。经试验验证,阶梯式燃烧室与传统ω型燃烧室相比,柴油机外特性油耗比降低,滤纸烟度也有较大改善,与仿真预测结果基本一致。为通过优化燃烧系统达到改善柴油机经济性、动力性及排放指标的研究提供参考。     

行李箱内板拉深压边力曲线的优化

对新型高强度相变诱发塑性钢TRIP600钢板拉深成形的行李箱内板进行研究,将获得的变压边力成形窗口分为若干段,通过数值模拟的方法得到行李箱内板成形质量与各段压边力之间的正交试验数据,经极差分析确定正交试验优化方案;以正交试验数据为训练样本,通过BP神经网络建立成形质量与各段压边力之间的非线性映射关系,并以此关系作为多目标遗传算法的适应度函数进行遗传算法优化,获得一组Pareto最优解集,实现了对行李箱内板成形窗口内压边力曲线的优化。优化结果表明,相比于正交试验优选方案,采用遗传算法和神经网络相结合的方法得到的优化方案成形零件时,能较大程度地提高行李箱内板的成形质量。     

基于TOPSIS法的大型床身优选设计

以球形蜗杆砂轮磨齿机的床身为研究对象,设计了不同的床身结构作为备选方案,并建立了各方案参数化模型,对其进行了灵敏度分析和多目标优化计算确定其最优尺寸参数,通过对其进行有限元分析获得了优选决策的初步数据。建立了床身优选评价的TOPSIS数学模型,经计算求解优选出最佳方案。对比分析了优选前后床身的静态和动态性能,验证了床身的优选结果的有效性,完成了球形蜗杆砂轮磨齿机床身的优选设计。     

简化总推力方法(SGTM)的分析和改进研究

航空发动机飞行推力的确定是获得飞机极曲线的重要步骤。为了提出一种测量参数少、计算精度高、适合用于带有加力燃烧室的发动机的推力确定方法,本文对简化总推力计算模型进行改进,利用遗传算法和罚函数法,分析了修正因子的物理意义,对其进行二次优化,结合J85-GE-21发动机台架试验数据对此方法进行验证,将稳态试验数据与计算数据进行比较。结果表明,目标函数的相对误差明显降低,即本文提出的改进方案是有效的,可将其应用于飞行试验中去。     

A numerical and experimental study on the optimal design for the intake system of the MPI spark ignition engines

A computer program has been developed to predict the engine performance characteristics through the analysis of the flow in the intake and exhaust systems and of the cylinder combustion phenomena for the MPI spark ignition engines. Using the program, a study for the optimal design of the intake system has been performed by varying the factors which can influence the volumetric efficiency, such as the volume of the plenum chamber, the length of the intake manifold and the pipe length between the surge tank and the plenum chamber. Experimental tests have also been carried out to obtain the transient pressure history in the intake manifold and the cylinder, and the variations of volumetric efficiency over the various engine speeds. The result of simulation has been compared with that of experimental test, and the optimal design data for the test engine could be found. The comparison of volumetric efficiency shows good agreement between the simulation and experiment.     

Piston crevice hydrocarbon oxidation during expansion process in an SI engine

Combustion chamber crevices in SI engines are identified as the largest contributors to the engine-out hydrocarbon emissions. The largest crevice is the piston ring-pack crevice. A numerical simulation method was developed, which would allow to predict and understand the oxidation process of piston crevice hydrocarbons. A computational mesh with a moving grid to represent the piston motion was built and a 4-step oxidation model involving seven species was used. The sixteen coefficients in the rate expressions of 4-step oxidation model are optimized based on the results from a study on the detailed chemical kinetic mechanism of oxidation in the engine combustion chamber. Propane was used as the fuel in order to eliminate oil layer absorption and the liquid fuel effect. Initial conditions of the burned gas temperature and in-cylinder pressure were obtained from the 2-zone cycle simulation model. And the simulation was carried out from the end of combustion to the exhaust valve opening for various engine speeds, loads, equivalence ratios and crevice volumes. The total hydrocarbon (THC) oxidation in the crevice during the expansion stroke was 54.9% at 1500 rpm and 0.4 bar (warmed-up condition). The oxidation rate increased at high loads, high swirl ratios, and near stoichiometric conditions. As the crevice volume increased, the amount of unburned HC left at EVO (Exhaust Valve Opening) increased slightly.     

内燃机活塞环组密封性能研究

为检验活塞环的密封性,进一步研究其摩擦学性能,建立内燃机环组密封数值仿真模型,模型中考虑气室体积、泄漏面积、内燃机运转工况和气室温度变化项等因素对活塞环密封性能的影响.以PA6-280柴油机为例,对活塞环组的密封性能进行仿真计算.结果表明,磨损对环组的密封性能影响很大,而工况对活塞环的密封性影响不是很明显;气室温度变化项对活塞环漏量影响较大,设计时不容忽视.     

基于仿真的生产调度优化技术研究

现有的调度方法无法同时达到既能建立精确的调度模型又能获得满意的调度结果.为此,提出了基于仿真的优化调度方法.该方法包括试验设计模块、遗传算法模块和仿真模型.首先由试验设计模块设计遗传算法的参数值的组合方案,然后由遗传算法采用每组参数值与仿真模型进行反复迭代,筛选出一组最佳的调度规则序列,以及与其对应的生产系统性能指标值.将该性能指标值反馈到试验设计模块,并选择下一组方案重新进行上述过程.当所有方案试验完毕后,对试验结果进行分析,确定最佳的遗传算法参数值组合方案,以及与该方案对应的调度结果.最后,以某研究所机加车间为例,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于Fluent的静压支承油膜仿真计算研究

以静压支承结构为研爱对象,利用Fluent工具对整个静压支承结构进行了数值仿真,验证了静压支承油膜的形成。仿真分析的结果表明,初始尺寸的静压支承结构压力油膜能够形成,油腔部分压力场基本稳定,油膜部分压力场逐渐减小：油膜部分流速较大,固定阻尼部分流速变化较大;初始油腔的厚度值较大,会在油腔内部形成涡流;最后根据分析结果对结构尺寸作了局部优化。     

喷水减温阀离心喷嘴雾化性能的优化研究

为了探索喷水减温阀喷嘴结构参数变化对其雾化效果的影响,优化喷嘴结构参数,根据Fluent软件VOF模块对喷水减温调节阀的离心喷嘴进行气-液两相仿真分析。以喷嘴出口直径、旋流槽倾斜角、旋流室收缩角作为优化因素,以雾化锥角、流量系数作为雾化性能的评价指标,进行正交实验设计。基于响应面法建立雾化锥角和流量系数的代理模型,再运用粒子群优化算法对代理模型进行寻优,得到一个最优结构参数。结果表明:当出口直径为2.55 mm,旋流槽角度为40°,旋流室角度为110°时,雾化性能得到最优,雾化锥角比原模型增大17.7％,流量系数增大32.53％,为喷嘴的设计提供了一个新的方案。     

油底壳飞石冲击分析与结构优化

为实现油底壳轻量化,本文设计了一款质轻、低成本的油底壳。首先通过Pro/E对油底壳进行有限元建模,再利用Abaqus对油底壳模型进行飞石冲击分析,根据飞石冲击分析结果,提出增加加强筋高度的优化方案。优化后的油底壳结构满足飞石冲击测试要求,且相比冲压钢板油底壳,本文设计的油底壳整体质量减轻59%,实现了轻量化设计。     

润滑油黏度对全陶瓷球轴承腔体温度场分布规律的影响

为揭示全陶瓷球轴承在油润滑条件下内部温度场分布及变化情况,提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命,以7007C氮化硅全陶瓷角接触球轴承为研究对象,利用仿真软件模拟分析不同工况和润滑油黏度条件下全陶瓷球轴承腔体内部温度场及润滑油的分布状态;在轴承寿命试验机上进行相同条件下全陶瓷球轴承的动态特性试验,研究在油润滑工况下全陶瓷球轴承的温升特性。结果表明：随着轴承转速的提高,全陶瓷球轴承腔体内温度呈增大趋势,腔体内润滑油体积分数呈减小趋势;更换不同黏度润滑油发现随着润滑油黏度的增大,全陶瓷球轴承腔体内温度场呈现先减小后增大的趋势,存在最优黏度值使全陶瓷球轴承腔体温度达到最小值,轴承服役性能表现最佳。研究成果为实际生产中全陶瓷球轴承最优润滑油的选择提供了技术参考。     

点燃式天然气发动机燃烧室结构优化的仿真与试验研究

利用三维数值仿真的方法,对带有浴盆形燃烧室的天然气发动机缸内流动和燃烧特性进行分析,提出了两种燃烧室结构优化设计方案,试验对比了采用原燃烧室和挤气喷射燃烧室时的发动机性能。结果表明:在不改变压缩比情况下,通过改变活塞头部凸起形状和位置,能够实现浴盆形燃烧室内的挤流与滚流有效耦合;控制点火时刻的火花塞附近气体流速,能提高缸内平均湍动能,加大快速燃烧期内火焰前封面的面积,改善燃烧质量。发动机采用优化的2号挤气喷射燃烧室,能够明显加快发动机燃烧进程,提高发动机的动力性和经济性,发动机功率从75kW提高到78.7kW,最低比气耗降低4.4%,HC和CO排放略有降低。     

基于MEMS硅基底的微型变压器

开展了对硅基底多层螺旋电感的研究.结合前人提到的提高螺旋电感Q值的方法,提出了将柱形,E形磁芯用于多层螺旋电感,并使用软件Maxwell对其进行仿真分析.结果表明,矩形多层螺旋电感在置入柱形磁芯后,变压器效率有所提高.E形磁芯为磁感线提供了完整回路,效率可在90%以上.还研究了应用MEMS技术制造螺旋电感结构.