基于流固耦合传热的摩托车发动机冷却水套优化设计

建立了摩托车发动机缸体与水套流固耦合传热仿真模型,进行了流体与固体之间的共轭传热仿真。结果表明,水套对缸体的散热效果基本满足散热要求;但缸体缸套区域水套内的冷却水流速分布较差,存在比较大范围的漩涡和流动死区,导致缸套局部过热,周向温差过大,为此对分水孔进行了优化设计,基本消除了流动死区,显著提高了水套冷却效能,缸体主要区域的温度显著减低,缸套局部过热也得到很大缓解。     

毛刺缸套的成因探讨

目前，大量汽车车型采用全铝发动机，而作为发动机的重要部件——铝缸体，一般都需镶铸铁缸套来提高缸筒的耐磨性，这些缸套称为铸入式缸套。而作为缸套与铸铝发动机体的结合表面有两种形式：一种是通过机加工形成的螺纹状表面；另一种是控制峰高和谷深的铸态纹理表面，把这种具有一定峰高和谷深的铸态纹理表面的缸套称为毛刺缸套。     

缸套松动后的继续使用

我们在一次检修更换压缩机活塞环的过程中 ,前后推拉活塞杆时 ,竟将缸套带出 4 0毫米 ,我们将缸套拉出 ,检测内径尺寸为15 0 +0 0 2　 0 ,其表面没有磨损迹象 ,检测外径尺寸为190 　 0- 0 0 0 5,缸体内径尺寸为190 +0 0 35+0 0 30 ,缸套外表面和缸体内表面均无明显磨擦痕迹 ,两者平均间隙为 0 0 35。由于此缸套才用不久 ,又无备件 ,得想法继续使用此缸套 :缸套、缸体配合圆周表面涂粘接剂 ,但又担心装配缸套时会把粘接剂挤压掉 ,反而粘不牢。经反复考虑 ,最后 ,采取了一个大胆的办法 :把缸体缸套上的注油孔4扩钻到14 ,将注油…     

基于多场耦合的柴油机缸套变形分析

以某型非道路增压中冷柴油机为研究对象,应用流-固耦合传热方法,建立了缸盖-冷却液-缸套-缸体耦合传热模型,在对气缸盖火力面和缸套关键点进行温度测试的基础上,应用CFD软件进行了流-固耦合传热分析,研究了缸套在机械载荷、热载荷和联合载荷作用下的变形特征。研究表明:各缸套温度分布呈现明显的三段分布形式,最高温度出现在第一缸缸套顶部内侧;机械载荷作用下的缸套变形量较小,最大值出现在第四缸主推力面顶部内侧;热载荷和耦合载荷作用下的缸套变形都呈现"心"形状,最大变形量均出现在第四缸飞轮端方向的顶部内侧,分别为249.19μm和275.47μm,其中热载荷对缸套综合变形的贡献量最大。     

重型柴油机气缸套变形数值模拟及分析

运用有限元法计算得到某150柴油机气缸套三维温度场的分布,在此基础上计算了缸套在预紧工况和爆发两种情况下的受力变形情况.结果显示缸套最高温度为240℃,出现在缸套活塞上止点附近;考虑热负荷后,缸套的应力及变形要明显比未加载的情况下大得多,说明了对缸套的变形进行分析的时候考虑热载荷作用的必要性.     

缸套厚度对柴油机缸套变形的影响研究

气缸套-活塞摩擦副是柴油机中热负荷高、机械冲击大、工作环境最为恶劣的摩擦副,其运行可靠性是决定内燃机工作性能的要素之一。以增压中冷四缸柴油机湿式缸套为研究对象,研究了不同缸套厚度对缸套机械变形与热变形的影响。结果表明:缸套的厚度直接影响预紧力及缸内温度对缸套变形的作用大小。在缸盖螺栓布局不变的情况下,缸套厚度增加,机械变形与热变形变小,预紧力及热负荷对缸套变形的影响变小。     

柴油机活塞的热机耦合计算研究

应用ANSYS分析软件,对某柴油机活塞的换热边界条件进行研究分析,以活塞表面的整个循环过程中的燃气温度和燃气传热系数以及缸套冷却水的温度和传热系数为第三类边界条件进行设置,计算得到活塞的三维稳态温度场分布规律.结果表明,该活塞顶部最高温度是519.9K,位于燃烧室偏置一侧的喉口上沿处,热负荷不高.以此为基础,计算了在标定工况下,该活塞在机械负荷和热负荷的热机耦合共同作用的应力和应变,最大耦合等效应力184MPa出现在活塞销座与销接触面上的上方销座内侧.     

基于热-机耦合的气缸体应力和疲劳分析

以某型空压机气缸体为对象,建立包括气缸、气缸套的气缸体组件模型。基于ANSYS对气缸体进行热-机耦合分析,对比研究在热负荷、螺栓预紧力、气压综合作用下气缸体的温度、应力和疲劳分析,结果表明其安全系数满足要求,且热载荷对气缸体的应力、变形影响最大,同时气缸体和气缸套之间的装配间隙对气缸体应力应变有较大影响。     

某发动机机体热机疲劳及缸孔变形分析

建立有限元前处理网格模型,定义模型边界、加载载荷等。建立Boost热力学模型,为CFD进行燃烧分析提供流量及压力边界。通过CFD计算水套的温度、燃烧式的气体温度及热交换系数,为缸体、缸套、缸盖等提供温度场映射边界条件。使用Abaqus计算零件的温度场和螺栓预紧力、爆发压力工况,进行无温度加载和热固耦合计算。     

基于ANSYS发动机缸体的动力学仿真

在SolidWorks平台上建立缸套三维模型的基础上,以ANSYS分析软件为平台对发动机缸体进行了模态分析,建立了摩擦润滑计算子程序,最后对缸体的振动响应进行了分析.结果表明,通过上述方法能很好地模拟缸体工作冲程中的工作情况,对缸套的设计研究和生产实践起到了非常积极的作用.     

1Г-266/320Ⅱ型氮氢气压缩机四段缸套断裂分析

按热弹性接触理论,用有限元混合法,对大庆炼油厂 1Г-266/320 Ⅱ型氮氢气压缩机四段缸套的热弹性接触应力进行系统的计算和分析。结果表明,此四段缸套的定位凸肩根部的最大应力值超过了材料的许用应力,是导致缸套发生断裂破坏的直接原因。指出了应该适当减小缸套与缸体之间的过盈量,甚至保留一个小间隙更合理。以便减缓应力集中,便于安装和检修,这与以往国内外常规解决办法是根本不同的。     

内燃机穴蚀原因及其防止

石油工业生产过程中使用许多大功率内燃机。如内燃机使用不当,运转一段时间后缸套、缸体常会出现穴蚀现象,造成缸套、缸体穿孔,冷却液溢出进入油底壳,致使机油乳化,内燃机润滑不良而损坏。内燃机产生穴蚀现象的原因主要有以下两点:一是配制冷却液用的冷却水选用不当,不符合内燃机用冷却水标准。二是冷却液配制不正确,未加防腐剂。内燃机工作时,冷却液在机内循环流动,对机体进行冷却,温度逐渐升高。如果冷却液未达到规定要求,易产生水垢。水垢是一种腐蚀性物质,对缸套、缸体有腐蚀作用。由于冷却液在内燃机内循环流动对缸套、缸体产生冲击作…     

基于稀疏表达特征提取的发动机爆震状态检测

研究了利用发动机缸体振动信号进行爆震检测和强度评价的方法,提出了一种基于广义正交匹配追踪的改进K?均值奇异值分解（K?means singular value decomposition,简称K?SVD）信号处理方法,将稀疏表达理论引入了发动机爆震特征识别领域。首先,对缸体振动信号进行稀疏分解,得到涵盖爆震特征的稀疏字典以及针对单个信号的稀疏系数;然后,计算重构信号的四阶累积量的自然对数,提出了一种爆震强度评价指标。计算结果表明,该方法对于混有强烈背景噪声的缸体振动信号表现出了良好的降噪和特征提取能力,且提高了运算效率,能够准确区分强烈爆震、轻微爆震和正常燃烧3种状态,证明了该方法在发动机爆震识别领域的应用价值。     

船用发动机缸套等离子淬火技术应用

等离子淬火技术是近年来发展较快的一项技术,它利用高能量密度的等离子束对缸套内表面进行快速扫描加热,温度到材料相变点以上,依靠自身基体的热传导迅速冷却下来,奥氏体转变成马氏体,在气缸套表面形成高硬度的针状马氏体组织,从而提高气缸套的硬度和耐磨性,同时硬化层内残留有压应力,从而增加了表面的疲劳强度和使用寿命。本文探索在不降低缸套质量的前提下,研究缸套等离子淬火技术进行缸套生产可行性,达到降低生产成本的目标。     

发动机排气系统结构优化设计与仿真研究

为确定排气系统设计结构特性，对排气系统的流场、内外壁热负荷、振动特性进行了数值仿真分析。应用湍流模型，分析了排气系统的内流场特性，对排气系统的结构进行了优化设计；根据优化设计结果，对排气系统内外壁的热负荷特性、振动特性等进行了仿真分析，为发动机性能的提升提供了重要的设计基础。     

微型摆式内燃机有限元分析与散热结构设计

研究的对象MFPSE(微型摆式内燃机)体积为132*120,体积的减小致使MFPSE工作温度过高,MFPSE的中心摆和缸体是传递能量和组成燃烧室的重要部件,过大的热负荷将使其局部表面发生热疲劳,加上燃烧气体的腐蚀和气流的冲击,以至最终疲劳破坏。根据MFPSE工作特性利用有限元分析软件对其进行了温度场分析、热—结构耦合分析及干涉分析,得到MFPSE的工作特性,并结合试验样机的工作状况,初步设计了MFPSE的散热结构,并利用分析软件进行了散热效果的虚拟分析,效果良好。     

冷却热控制对提高发动机热效率和抗爆性的研究

近年来,提高发动机的热效率变得越来越重要。提高发动机的热效率需要提高发动机的抗爆性。提高发动机抗爆性主要是通过改善发动机冷却技术来实现的。然而,过度地改善发动机冷却技术会导致冷却热损失的增加。用CAE计算发动机每一部分爆震和冷却热损失的影响。首先,计算空气-燃料混合物进气冲程中发动机缸盖、缸套和活塞的热量。结果表明,空气-燃料混合物的最大热量位于缸套的排气端。这说明,缸套在空气-燃料混合物的温度上升过程中起着重要的作用。其次,大量的热能在做功冲程中传导到发动机缸盖、缸套和活塞上,气缸套传导的热能最小。综上所述,冷却缸套排气端是提高抗爆性的有效方法。     

缸体加热装配理论与实验研究

针对射流冲击器缸体在水平井应用中内壁断裂的问题,提出了一种新的加工工艺,即采用加热装配的方式加工缸体,在缸体热装方案设计中确定了缸体热装的加热温度、过盈量及承压力等关键参数。并采用了模拟试验的方式验证了热装方案设计的合理性,最终成功实现了冲击器缸体热装装配。采用此加工工艺加工缸体,使缸体内壁厚度从原来的5 mm增大到10 mm,大幅度提高了缸体的强度,解决了缸体内壁断裂问题。通过热装温度、加热时间的理论计算,确定了缸体加热装配方案及缸体加热装配的过盈量,进行了外缸加热膨胀量变化规律试验,在此基础上实现了缸体加热装配,对热装缸体进行了打压试验及台架检测试验,验证了缸体加热装配的可行性,为缸体质量提升找到了一种新的加工方法。     

发动机活塞捣缸故障的诊断分析

从缸套与缸体的配合精度、散热冷却、活塞组与缸套的装配,分析了活塞捣缸故障发生的原因。     

内燃机过渡工况活塞组-缸套耦合瞬态温度场数值模拟

本文采用ANSYS有限元分析软件对过渡工况下4135G型内燃机的活塞-缸套耦合模型进行耦合热负荷分析。