高强化柴油机喷雾射流对缸盖热负荷影响的研究

针对高强化柴油机缸盖鼻梁区热负荷过高的问题,研究了喷雾射流对缸盖热负荷的影响,提出了通过调整喷孔夹角、喷孔位置和喷雾锥角来改变喷雾射流,从热侧控制燃气的对流传热,以降低缸盖热负荷的方法。对高强化柴油机进行缸内燃烧和传热过程等三维仿真的结果表明,高强化柴油机中,喷孔夹角约为155°时对燃烧最有利,且不会显著增加缸盖热负荷;减小喷孔出口突出距离有利于改善燃烧效率,但同时会提高缸盖的热负荷;喷雾锥角增大则不利于缸盖热负荷的改善。     

柴油机缸内对流换热与气流特征速度的研究

本文介绍了作者研制的快速响应温度传感器，提出了应用该传感器测试倒拖运行柴油机缸内气体和壁面瞬态温度，进而研究局部表面瞬时气流特征过度的新方法．在此基础上，阐明确定柴油机缸内局部对流换热瞬时气流特征速度的可能性．针对标准管道运用激光测速法对本文提出的气流速度测量方法进行了实验验证，本文最后介绍了对倒拖运行风冷柴油机缸内气流特征速度和对流换热热流密度的研究结果．     

多相流振荡传热湍流数值模型的比较研究

为确定准确描述多相流振荡传热过程的湍流数值模型,分别采用Realizable κ‐ε模型和SST κ‐ω模型对多相流振荡传热的流动过程进行了仿真分析,对其传热效果进行了预测,并与多组试验结果进行比对。结果表明：无论是针对闭式空腔振荡传热还是开式内冷油腔振荡传热,采用SST κ‐ω模型都可以更为准确地模拟多相流振荡运动规律,传热系数计算值与试验结果保持了较高的一致性。对于开式内冷油腔振荡传热计算,随着雷诺数增大,传热系数计算值的误差开始增大,说明SST κ‐ω模型在低雷诺数条件下准确性更高。     

缸盖沸腾冷却气泡控制的研究EI北大核心CSCD

基于沸腾气泡消失过程的可视化试验研究,提出了气泡消失假设,根据能量方程和变形分析建立了气泡消失数学模型并经试验验证。根据缸盖内流场特征和沸腾气泡特点提出气泡消失控制方法,以避免气泡对节温器等部件造成损害。根据核化理论提出气泡聚合抑制方法,缸盖应避免铸造砂眼。     

活塞开式内冷油腔振荡流动传热特性研究EI北大核心CSCD

采用商用软件FLUENT的动网格技术和多相流模型对某活塞开式内冷油腔中的振荡流动特性与传热特性进行了模拟研究,揭示了机油通过率、充油率和换热系数随转速、冷却机油流量的变化规律.结果表明：机油通过率在60％～80％左右;机油填充率与转速和机油流量密切相关;内冷油腔平均换热系数随转速的提高而迅速增大;油腔中机油填充率过多或过少都会导致换热性能的下降.选取50％的机油填充率,可在保证活塞振荡传热效果的前提下,降低了冷却喷嘴的机油流量.     

高强化柴油机活塞异型销孔结构设计与试验研究

针对高强化柴油机活塞,研究了网格数量和活塞销孔棱缘耦合应力的收敛性关系,进行了精确的活塞耦合应力计算;研究了异型销孔结构对活塞应力分布的影响规律;根据耦合应力计算结果,选定异型销孔位置和形状,设计双侧圆锥形异型销孔并进行耦合应力计算,与圆形销孔结构活塞对比可知,异型销孔结构可以大幅度降低销孔棱缘的应力集中,活塞的承载能力有所提高。利用活塞销孔疲劳试验机进行异型销孔活塞的疲劳试验,试验完成1.0×107个循环,活塞销孔表面接触良好,说明双侧圆锥形异型销孔的结构设计满足发动机可靠性要求。     

铸铁试件在热冲击下热疲劳寿命的研究

采用简单的模拟试件进行缸盖常用的铸铁材料在热冲击条件下的低周热疲劳试验,同时建立试件的有限元模型,并运用有限元法对试件进行了温度场和应力与应变场的模拟计算,预测了试件的疲劳寿命.预测的疲劳寿命与试验结果吻合良好,说明模拟计算方法和所建预测模型的正确性.缸盖受到的低周热疲劳损伤与试件所受的热疲劳损伤具有一定的相似性,因此本文中采用的试验与模拟方法也适用于实际缸盖热疲劳寿命的研究.     

柴油机受热件加速热疲劳试验安全寿命估算

以S195柴油机缸盖为试件 ,运用概率统计理论 ,估算了与加速热疲劳试验结果的可靠度和置信度有关的柴油机受热件加速热疲劳试验的安全使用寿命 ,其结果对于合理地确定缸盖等柴油机受热件的维修期和保养期具有重要的意义。     

基于Zigbee的活塞顶面瞬态温度遥测系统

针对快速稳定地采集与传输内燃机活塞顶面瞬态温度数据的问题,设计了一套活塞顶面瞬态温度采集系统,分别对硬件系统和软件系统进行了设计与开发。该系统采用高可靠性、低成本、低功耗的Zigbee无线通信技术,克服了红外测试过程中油雾干扰与安装困难以及蓝牙测试过程中高功耗等问题。将所设计的系统在4100QB-2柴油机上进行实机试验验证,结果表明该系统在高温、高往复加速度环境下具有良好的可靠性与较高的测试精度。