柴油机喷油器喷嘴断裂的失效分析

某柴油机出现了喷嘴断裂失效现象,通过对其进行理化分析及金相组织分析,找出了喷嘴断裂的原因是零件热加工工艺不当,渗碳层深度不均匀,颗粒状碳化物分布不规则,渗碳层氢脆,出现明显的晶粒粗大的过热组织缺陷,且阀座处的应力集中安全系数偏低。     

基于数值模拟的汽油机喷嘴结构优化CFD分析

以5WY-2817A汽油机喷嘴为研究对象,旨在提高该汽油机喷嘴流动特性,利用UG软件对喷嘴进行实体建模,通过喷雾稳态试验对模拟计算提供边界条件。利用AVL-FIRE软件进行喷嘴稳流三维数值计算,研究了不同压力室高度、喷孔分布直径和阀座锥角对喷孔处压力与速度的影响关系。研究结果表明,压力室高度0.2mm,喷孔分布直径1.4mm,阀座锥角43°时喷孔处燃油流动特性最佳。该结构优化可作为改善喷嘴雾化性能的最佳方案。     

启喷压力与针阀落座冲击应力间关系和理论分析

本文作者详细地评述了针阀落座冲击应力的影响因素,以及目前用来计算座面冲击应力的公式对不同类型喷嘴的适用性。通过对启喷压力与针阀落座冲击应力之间关系的分析,根据应力波理论推导了新的针阀座面冲击应力的计算公式。该公式可适用于各种不同类型的喷嘴,从而为喷嘴的设计和选择合适的启喷压力提供了可靠的理论依据。     

定参数快速冷启动过程中主汽-调节阀结构强度分析及优化

对某母管制背压式汽轮机机组的主汽-调节阀在定参数快速冷启动过程中的结构强度进行了研究,利用ABAQUS软件建立了主汽-调节阀三维有限元模型,得到主汽-调节阀在启动过程中的温度场和瞬态应力场,将主汽阀测点位置温度计算值与测量值进行了对比,并分析了不同主汽阀开度对主汽阀阀座应力交变行为的影响。结果表明:主汽阀测点位置温度计算值与测量值吻合较好;主汽阀阀座在启动过程中出现了明显的应力交变现象;通过改变主汽阀开度可以有效缓解主汽阀阀座的应力交变现象,降低主汽阀阀座疲劳损伤。     

闸阀阀座外压分析

本文介绍了闸阀阀座受外压作用的概念,并使用应力分析设计方法对闸阀阀座进行了应力强度校核。     

喷油器动边界条件下球阀空化效应数值分析

利用计算流体力学(CFD)软件,基于大涡模拟(LES)模型,对球阀及阀座处的空化效应进行了动边界条件下的数值计算,并分析了不同轨压和不同工作脉宽对空化效应的影响.结果表明:球阀开启时刻,空化初生于球阀与阀座密封环面附近,随后空化迅速增强;球阀开启期间,球阀腔内的空化状态分为剧烈和相对平稳的两个阶段;在轨压为70、115...     

大型罐体运输车结构强度和刚度的有限元分析

以大型罐体运输车为研究对象,对其进行有限元分析,从而确定该运输车结构的薄弱和危险部位,以便对其进行结构优化改进。首先,利用ANSYS Workbench平台建立大型罐体运输车有限元模型;其次,根据工程实际中的受力和约束情况,为其施加合理约束和载荷;最后求得该大型罐体运输车各个部件的变形和应力情况。计算表明,罐体运输车最大应力点在端部支架处,最大应力值为250MPa,安全系数为2.196,处于安全范围。论文还利用材料力学的知识对罐体的中间横截面所受到的最大应力进行了强度计算,验证了有限元计算的准确性。     

MW级风电机组偏航轴承连接螺栓的强度计算

以一个2 MW风电机组偏航轴承连接螺栓为分析对象,对其进行了极限、疲劳、滑移强度计算。首先基于极限载荷计算得到了螺栓的最小极限安全系数;然后利用ANSYS得到了螺栓的载荷-应力非线性曲线;根据该曲线将载荷-时间谱转化为应力-时间谱,利用雨流统计和P-M准则得到了螺栓的最小疲劳安全系数;最后对螺栓的滑移强度进行了计算。计算结果表明,偏航轴承连接螺栓的极限、疲劳和滑移强度满足设计要求。该方法为螺栓的结构设计与优化提供了一种实用的手段。     

D6114ZQ柴油机活塞三维有限元分析及其结构改进

通过对Ｄ６１１４ＺＱ柴油机活塞在最高爆发压力和最大侧压力作用下的三维有限元分析,获得了其温度场和应力分布情况等,根据分析结果,对活塞工作的疲劳安全系数进行了计算。计算结果表明：侧压力的作用及销座下部与裙部侧壁间过渡处的应力集中是影响活塞裙部裂纹产生的主要原因,据此,提出了相应的结构改进措施。     

气体机燃气喷射阀局部特征尺寸与结构应力相关性研究

针对燃气喷射阀阀片特征尺寸与结构强度的相关性,建立阀片阀座几何模型,基于有限元仿真平台进行阀片冲击阀座的动态数值模拟,分析阀片撞击阀座瞬间的应力分布云图,以及阀片关键节点位移和结构应力随时间的变化规律,得到阀片应力集中位置,设计正交试验获取数据进行阀片特征尺寸与最大结构应力的相关性分析.结果表明:阀片厚度与结构应力有强...     

柴油机喷嘴喷孔内气液两相湍流场三维数值模拟

柴油机喷嘴内部空穴流动是影响喷雾特性极为重要的因素。在开发了喷嘴流动区域三维实体参数化生成软件的基础上,对完全发展了的空穴流动建立起三维空穴两相流动数学模型,提出将计算区域的出口边界延伸至气缸内部,以减小出口对喷孔内部求解区域的影响。对多孔垂直喷嘴进行了喷孔内部空穴两相湍流流动的三维数值模拟,得出喷嘴内部燃油流动的压力降基本发生在喷孔入口处,喷孔入口锐边过渡,使得该处必定出现空穴现象,且会延伸至喷孔出口,增加液流紊乱,引起燃油在喷孔出口的初次雾化。     

4100QBZ柴油机高压共轨系统喷油嘴匹配及优化

为将BOSCHCR高压共轨系统应用在4100QBZ柴油机上,进行了BOSCH喷油嘴与4100QBZ柴油机燃烧室的匹配。遵循油束沿燃烧室轴向和径向分布均匀匹配的原则,计算了喷油嘴的结构参数;用KIVA软件建立喷油嘴和燃烧室燃烧网格模型,优化喷油嘴参数。用等圆弧分布和等体积的方法得到四组BOSCH喷油嘴方案;对不同喷油嘴进行燃烧计算,以最高燃烧压力和燃油消耗率为指标,选取合理的喷油嘴参数。     

亚克力透明喷油嘴的流固耦合分析

基于亚克力(PMMA)透明喷油嘴内流动的试验研究结果,构建了透明喷油嘴的三维模型,通过流固耦合(FSI)方法对透明喷油嘴的固体变形及应力分布情况进行模拟研究。模拟结果表明,透明喷油嘴的变形与应力均主要集中在压力室及喷孔入口处,其中压力室入口处应力最大,超过胶粘剂的粘黏强度是造成透明喷油嘴产生裂缝失效的主要原因。同时分析了孔内流体体积随入口压力的变化情况及固体变形对孔内流体流动特性的影响。结果表明:在使用透明喷油嘴喷油时,固体产生的变形会造成在针阀关闭后柴油完全断流的时间较实际喷油嘴有所延后,最后喷出的质量也略大,导致试验过程中在喷油结束后存在较长时间的滴落现象。     

发动机缸体瞬态强度分析

针对发动机缸体结构复杂,工作过程中受到多种交变激振力作用的特点,建立了较详细的缸体瞬态强度分析有限元模型,模拟了缸体在发动机工作过程中的动态强度变化历程。得出：缸体与缸盖及变速器相连的紧固螺栓孔周围的整体应力水平较高,但随发动机工作负荷变化的波动量较小;缸体主轴承座周围动态应力和变形成分较高,且随发动机工作负荷变化的波动量较大;而缸体两侧壁的动态变形和应力与静态变形和应力水平较低。研究表明：在建模时考虑活塞和曲轴对缸体的接触作用,合理简化缸体结构,准确深入揭示工作过程中缸体的动态强度随时间的变化,为缸体动态结构强度设计提供可靠依据。     

_旋转型气_液雾化喷嘴_流量特性的实验研究

在对各种气动喷嘴及其雾化机理分析的基础上提出了一种新型的雾化喷嘴——“旋转型气-液雾化喷嘴”,其气液比在热态实验时为4％～6％(用压缩空气雾化),并对其流量系数进行了系统的研究。主要考虑了喷嘴的结构参数、气液比(ALR)和液体粘度等因素对流量系数的影响。通过实验测量与拟合,最后得到了喷嘴的流量系数的表达式,可以用来指导喷嘴的设计。     

Stress analysis in cylindrical pressure vessels with loads applied to the free end of a nozzle

This paper contains a stress analysis of a cylindrical pressure vessel loaded by axial and transverse forces on the free end of a nozzle. The nozzle is placed such that the axis of the nozzle does not cross the axis of the cylindrical shell. The method of finite elements was applied to determine the state of stress in the cylindrical shell. The values obtained for stress in the nozzle region were used to determine the following: envelopes of maximum stress values; maximum values on these envelopes; and distances between maximum values on envelopes and the outer edge of the nozzle. Algebraic functions were determined, which enable easy and simple determination of these numerous stress values. The stress values obtained from the algebraic function were within −12.5 and +12.8% of those from finite elements. The difference between stresses deduced from strain gauge readings on experimental and calculated stresses was a maximum of 12%.     

小型柴油机用喷油嘴结构的优化设计研究

对缸径为60～75mm涡流室柴油机喷油嘴结构和喷油过程进行了深入研究。分析造成匹配不合理的主要原因,从喷油嘴着手进行改进。通过减小针阀升程来相应的得到合理的喷油嘴流通面积,采用双锥面的针阀头部形状来减小压力室容积,减小针阀直径和升程来减小泵吸容积,得出喷油嘴结构参数的优化设计方案,并以165型柴油机为样机试验验证。结果表明：喷油压力提高,喷油持续期合理,整机经济性得到改善,排烟降低。     

Elastic-plastic analysis of a nozzle corner crack by finite element method

The paper presents the results of an elastic-plastic three-dimensional finite element analysis for a nozzle corner crack in a pressurised reactor test vessel. The calculations were performed by the finite element program ADINA incorporating von Mise's yield condition and isotropic hardening. The crack plane was taken parallel to the axis of the vessel and the crack front straight and perpendicular to the symmetry line of the nozzle corner in order to obtain the worst position for a nozzle corner crack. The calculations were performed up to that pressure level where general yield of the ligament in the nozzle corner section takes place.For the chosen crack length, which is relatively small in comparison to the ligament, the crack opening stress as well as the crack opening displacement have a maximum in the centre of the crack. The differences between the maximum and minimum values along the crack front increase rapidly in the plastic range when the pressure load is raised above half of the general yield pressure. The results of the finite element analysis are compared with figures obtained from analytical procedures of elastic-plastic fracture mechanics.     

内燃机排气歧管热应力分析

采用流固耦合方法计算了内燃机排气歧管的热应力。首先,计算了排气歧管的瞬态内流场和稳态外流场,得到了排气歧管内外壁面的对流换热系数和环境温度,再用有限元的方法计算了排气歧管的温度场和热应力。计算结果表明,排气歧管裂纹产生处就是热应力最大处,根据计算结果提出了改进建议,经试验验证改进措施是有效的。     

A comparative study of usefulness for pad reinforcement in cylindrical vessels under external load on nozzle

The main purpose of this paper is to perform a comparative study of strength behavior for cylindrical shell intersections with and without pad reinforcement under out-of-plane moment loading on nozzle. Three pairs of full-scale test vessels with different d/D ratios were designed and fabricated for testing and analysis. A three-dimensional nonlinear finite element numerical analysis was also performed. The maximum elastic stress for each vessel under per unit moment on nozzle is provided. The plastic limit moment on nozzle is obtained by load–displacement and load–strain curves for each test vessel. The results indicate that the effect of pad reinforcement on decreasing maximum elastic stress and increasing plastic limit load is obviously effective. The study results will serve as the available data for understanding the usefulness of pad reinforcements and as the basis for developing an advanced design method by limit analysis for pad-reinforced cylindrical vessels under external loads on nozzle.