中速船用柴油机喷油泵顶杆机构导筒裂纹分析

利用虚拟样机技术建立某型中速柴油机喷油泵顶杆机构的虚拟样机模型,对模型进行仿真分析,得到喷油泵顶杆机构导筒动态载荷。对喷油泵顶杆机构的导筒进行有限元建模,根据侧推力选取危险工况后进行结构强度分析,并根据强度分析结果进行疲劳分析。通过分析得到以下结论:导筒与滚轮导筒间隙增大造成导筒侧向载荷增大,最终导致导筒疲劳断裂。     

基于ADAMS的某舰炮抽筒机构动力学仿真分析

基于虚拟样机技术,研究某舰炮抽筒机构过程动力学特性。利用三维设计软件PRO/E建立抽筒机构的实体模型,然后导入到动力学仿真软件ADAMS中,建立抽筒机构的虚拟样机,对抽筒过程进行动力学仿真分析,并把仿真分析结果与实验数据进行对比。结果表明,该样机可行、正确,为火炮的优化设计和实验提供了重要数据,有效缩短了研发周期,降低了成本。     

虚拟样机在船用甲板起重机的动力学分析应用

目前,设计人员主要利用传统的物理样机进行船舶甲板起重机设计工作,该方法消耗时间长,设计成本高。针对这一问题,本文利用虚拟样机技术设计甲板起重机。在理解虚拟样机技术定义的基础上,分析虚拟样机的开发流程及其优缺点。对甲板起重机进行动力学分析,推导起重机机构的运动微分方程,计算机构动载荷,并利用ADAMS软件进行仿真。     

16PA6STC柴油机整机虚拟样机及运动学仿真研究

目前国内对于柴油机虚拟样机技术的研究,往往局限于柴油机的某一个运动机构,不能对柴油机整体进行较为完整的建模和分析,也无法反映各机构之间的配合.针对这个问题,基于虚拟样机技术,利用Pro/engineer平台与Adams平台建立了16PA6STC型柴油机整机的虚拟样机,并对其进行了运动学仿真.仿真得到该样机各部件的运动学特性与理论计算结果较吻合.该样机的建立考虑了各机构之间的配合,比单个机构的虚拟样机能更好地反映柴油机整体的运动情况,可为该型柴油机的优化和设计改进提供可靠的依据.     

基于Recurdyn的RMG起升工况的动力学研究

基于Recurdyn虚拟样机仿真,探索建立RMG虚拟样机的方法,并对其模型的起升工况进行动力学仿真,可得到起升过程中钢丝绳所受的动载荷以及门架的动应力和动变形。     

风切变对风电机组塔筒定制化载荷特性影响

塔筒定制化过程中,塔底合弯矩极限载荷和塔底俯仰弯矩疲劳等效载荷是塔筒定制化设计的主要载荷。影响塔筒定制化设计主要载荷的因素有很多,本研究分析风切变幂指数对风电机组塔筒定制化载荷特性的影响,并以当前主流机型6.XMW风电机组,运用当前主流仿真软件GH Bladed软件,对于相同外部条件不同风切变幂指数下的风电机组塔筒定制化载荷仿真计算,计算分析出不同风切变幂指数对于风电机组塔筒定制化塔底合弯矩极限载荷和塔底俯仰弯矩疲劳等效载荷的特性影响规律并运用至风电机组塔筒定制化中去。     

海上风电机组门洞焊缝应力计算及测试验证

风电机组的塔筒门框焊缝应力状态复杂,且在机组全寿命周期服役过程中承受超高周的动态载荷,其疲劳可靠性是塔筒设计工程师需重点关注的设计项点之一。由于塔筒面内弯矩载荷Mx、My塔筒疲劳设计的主导载荷,在进行塔筒门框焊缝疲劳设计时仅考虑面内弯矩载荷即可,门框焊缝的疲劳强度计算精度取决于焊缝处评估应力的计算精度,门框焊缝疲劳强度的评估应力通常采用国际焊接学会（IIW）推荐的热点应力法计算得到。文章首先针对某大兆瓦海上风电机组得塔筒门框焊缝区域进行有限元仿真计算,得到在塔筒面内弯矩Mx、My的单位载荷作用下选定的多处门框焊缝应力插值点的应力结果。然后基于测试得到的塔底截面弯矩时间历程,线性推导得到各焊缝应力插值点处的应力时间历程。最后将推导得到的应力时间历程与测试得到的应力时间历程进行对比,以此验证门框焊缝应力计算模型的正当性。对比结果表明,文章采用的门框焊缝应力计算模型是满足工程设计需求的。     

自升式平台升降装置设计与强度分析

针对自升式平台升降装置长期依赖进口的现状,自主设计研发了400英尺及以上作业水深的自升式平台电动齿轮齿条传动升降装置,并对其关键部件爬升齿轮进行了重点设计及强度分析。通过DNV及相关规范与有限元结果对比的方法对升降装置关键部位在风暴自存工况下进行强度校核,分析其结构强度性。根据方案设计生产升降装置样机,并对试验样机并进行了载荷试验、疲劳试验,试验结果表明,该装置符合设计和使用要求,为自升式平台升降装置设计提供指导与参考。     

门座起重机的虚拟样机建模

利用Solidworks和Ansys建立门座起重机的刚-柔耦合模型,导入到Adams中进行装配,添加约束后建立虚拟样机系统进行仿真分析.利用实验室现有物理样机上的数据与虚拟样机仿真得到的数据进行比较,实现对虚拟样机的检查和验证.     

热气机柔性动力学特性仿真及振动分析

采用虚拟样机技术对复杂机械的前期研究和分析已成为现实。本文利用Pro/E软件建立热气机概念机的虚拟样机模型。在动力学仿真软件中进行柔性体处理,对模型施加相应的气缸压力,通过仿真分析得到热气机主轴两端的轴承载荷等动力学参数,讨论了曲轴结构参数改变对其动力学性能的影响。在此基础上求解热气机典型位置的频率响应曲线,证明了将虚拟样机技术应用于概念机型的设计是可行的。     

可变喷油速率的电控单体泵喷射系统控制研究

利用 AMESim软件建立柴油机喷射系统仿真模型,对柴油机的结构参数进行匹配优化,选取5种比较合理的方案,并将其中的两组导入到 AVL-BOOST整机仿真模型中,选取最优的供油定时角。在定喷油量、定供油定时角前提下,将不同喷油速率导入到柴油机仿真模型当中,研究不同喷油速率对柴油机缸内温度、压力、排放、放热率以及油耗和转矩的影响。结果表明：合理的喷油速率和供油定时角能进一步优化柴油机的综合性能,同时选取1组动力性能和经济性比较好的方案,进行柴油机的台架试验,仿真和实验的误差在2%以内。结果表明仿真有助于探索柴油机的综合性能规律。     

船用低速柴油机燃油系统喷油特性的改进

船用低速柴油机双阀电控燃油系统的实测结果表明，系统喷油压力峰值偏高，且波动幅度较大。为解决这一现象带来的不利影响，搭建了系统的AMESim仿真模型，并在循环喷油量和喷油压力两方面验证了模型的准确性。基于验证后的模型，针对系统的喷油特性开展了结构改进设计。结果表明，当高压油管直径为8mm，增压控制阀流通能力为80L/min时，在轨压为26MPa、28MPa以及30MPa的工况下，系统喷油压力波动幅度分别从88.71MPa、91.01MPa、93.45MPa降低到了14.72MPa、14.52MPa和14.31MPa，同时，不同工况下喷油规律曲线上的畸变均消失，且循环喷油量有所增加，系统喷油特性得到明显改善。     

基于虚拟样机技术的磁力轴承的联合仿真

以磁力轴承为研究对象,在前期研究中已建立的磁力轴承的结构模型的基础上,利用机械动力学软件ADAMS和数值计算软件MATLAB两者的优势建立仿真系统对磁力轴承进行联合仿真控制。仿真结果证实了该联合控制方法的可行性,为磁力轴承虚拟设计研究提供了一个方法。     

超高压喷射条件下非常态燃油的缸内燃烧排放特性研究

以改善大功率柴油机的燃烧与排放性能为目标,创新性地提出180 MPa 以上的超高燃油喷射压力。建立包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用 AVL FIRE 软件对仿真模型进行动网格划分,将燃油喷射系统的喷嘴内流场计算结果作为边界条件对燃烧过程进行仿真计算,分析燃油物性参数的变化以及喷嘴参数对柴油机燃烧排放性能的影响。结果表明：当燃油的物性参数发生变化之后,喷孔内部空化效应的增强有助于油束获得良好的初始破碎状态,雾化效果好,缸内燃烧过程进行得更加充分;当喷孔直径增大时,油滴初始湍动能增强,运动发展范围较大,喷油持续期短,后期排放物浓度小;随着喷射夹角增大,缸内燃油与空气混合得更加均匀,燃烧性能进一步提高。     

船用柴油机系统的完整建模（英文）

This paper presents a simulator model of a marine diesel engine based on physical, semi-physical, mathematical and thermodynamic equations, which allows fast predictive simulations. The whole engine system is divided into several functional blocks: cooling, lubrication, air, injection, combustion and emissions. The sub-models and dynamic characteristics of individual blocks are established according to engine working principles equations and experimental data collected from a marine diesel engine test bench for SIMB Company under the reference 6M26SRP1. The overall engine system dynamics is expressed as a set of simultaneous algebraic and differential equations using sub-blocks and S-Functions of Matlab/Simulink. The simulation of this model, implemented on Matlab/Simulink has been validated and can be used to obtain engine performance, pressure, temperature, efficiency, heat release, crank angle, fuel rate, emissions at different sub-blocks. The simulator will be used, in future work, to study the engine performance in faulty conditions, and can be used to assist marine engineers in fault diagnosis and estimation(FDI) as well as designers to predict the behavior of the cooling system, lubrication system, injection system, combustion, emissions, in order to optimize the dimensions of different components. This program is a platform for fault simulator, to investigate the impact on sub-blocks engine’s output of changing values for faults parameters such as: faulty fuel injector, leaky cylinder, worn fuel pump, broken piston rings, a dirty turbocharger, dirty air filter, dirty air cooler, air leakage, water leakage, oil leakage and contamination, fouling of heat exchanger, pumps wear, failure of injectors(and many others).     

船用大功率柴油机新型燃油系统的数值仿真

本文数值仿真了一种适合劣质燃油（重油）的循环式燃油系统（一泵二嘴四针阀），提出了处理喷油器和燃油分配器边界条件的准维模型以及用于喷油泵边界条件的新模型。该燃油系统已应用于MANB&WL60MC／MCE等大功率柴油机。与常规的数值仿真相比，求解管内流动的二队双曲型偏微分方程的边界条件发生了很大变化，这是燃油系统研究的难点和关键。预测结果与试验结果较为一致。本研究还进行了不同功率点变型方案的模拟研究和结构参数的优化设计分析，以满足不同船舶的需要。     

排气阀晚关对大型二冲程低速船机的影响

为了探究排气阀晚关对低速船机的详细影响机制,针对一大型二冲程低速船机建立了三维仿真模型并进行了实验验证,在此基础上仿真研究了排气阀晚关对缸内气流、燃烧过程及低速机性能的影响规律和机制。结果表明：随排气阀晚关角度的增加,燃油喷射后的缸内涡流比缓慢增加,着火滞燃期逐渐延长,最高燃烧压力先大幅降低后小幅上升,指示比油耗先大幅增加后小幅减小,NOx比排放先大幅下降后急剧上升。存在一排气阀晚关角度的临界值,当超出该临界值后,排气阀晚关能够明显增强燃料与空气的混合强度,促进缸内燃烧过程,但NOx比排放会急剧增加。     

船舶虚拟装配集成化建模方法研究(英文)

A new method of virtual ship assembly modeling which integrates ship three-dimensional design and ship construction planning was described in this paper. A workflow model of simulation modeling based on the virtual ship assembly process was also established; furthermore, a method of information transformation between the ship three-dimensional design and ship construction plan was formulated. To meet the requirements of information sharing between different systems in the ship virtual assembly, a simulation database was created by using the software engineering design method and the relational data model. With the application of this database, the information of ship three-dimensional design, construction planning, and virtual assembly can be integrated into one system. Subsequently, this new method was applied as a tool to simulate the virtual assembly of a ship, and the results guarantee its rationality and reliability.     

基于仿真的操舵系统故障风险分析方法

操舵系统的故障风险分析需求迫切,但传统基于经验的安全性分析技术在历史故障数据匮乏的情况下作用有限。为此,提出一种基于仿真的操舵系统故障风险分析方法。基于AMESim建立操舵系统的虚拟样机,并对其进行校核与验证以确保其可信性。进行典型故障模式的植入与仿真实验以获取故障仿真数据,并与Simulink进行运行场景的动力学联合仿真,根据仿真结果体现的安全风险对故障模式进行分类。以某型潜航器操舵系统为案例验证了所提出方法的有效性,该方法可为操舵系统及其他大型复杂机电液控制系统的故障风险分析提供参考。     

船用中速双燃料发动机放热规律神经网络预测模型的开发

以船用中速双燃料发动机为研究对象,提出其放热规律神经网络预测模型的开发方法。首先建立船用中速双燃料发动机的多维性能仿真模型,对增压空气压力、燃气喷射量和引燃油喷射提前角等不同控制参数进行数值组合,计算多组不同工况条件下的放热率曲线;通过对多条放热率曲线进行参数化分析,明确描述放热率曲线的4个曲线特征参数和特征方程;建立双燃料发动机放热规律神经网络预测模型,以控制参数作为输入量,以放热率曲线特征参数作为输出量,利用多组放热率数据对神经网络模型进行训练和测试。该模型揭示了控制参数与放热率之间的规律,可由控制参数对放热率曲线进行预测。仿真计算结果表明:相比一般的发动机实时仿真模型,神经网络预测模型结果更加贴近发动机实际工作状态。