基于一阶法的活塞温度场分析与优化研究

通过柴油机工作过程模型及各区域传热系数经验公式确定了活塞温度场计算的边界条件,结合一阶优化算法应用有限元软件计算分析了标定工况下该活塞的温度场分布,并通过试验数据验证了计算方法的可行性.应用此方法预测分析了柴油机最大扭矩工况下活塞的温度场分布,结合两种工况下的计算结果对活塞顶进行了优化改进,并对改进后的活塞温度场进行了仿真计算,结果显示改进后活塞的温度场基本保持稳定且消除了结构原因造成的局部温度梯度偏大的问题.     

考虑进气冷却的柴油机活塞温度场分析

考虑进气过程对缸内气体温度和活塞顶面温度分布的影响,通过柴油机缸内燃烧过程仿真获得活塞顶岸对流传热系数、燃气温度曲线以及活塞组热边界条件,进行了柴油机冷起动和标定工况下的活塞温度场分析,利用活塞测温试验对仿真分析结果进行了验证。结果显示,考虑进气冷却影响的活塞温度场计算结果精度较高,与实测特征点温度的相对误差在6%以内,为活塞应力应变分析和结构优化设计提供了准确的边界条件和有意义的参考。     

活塞双射流入口内冷油腔振荡换热特性研究

为研究活塞双射流入口内冷油腔在活塞往复运动时机油的振荡流动情况和换热效果，基于CFD软件采用动网格研究了双射流入口油腔在瞬态运动条件下冷却机油在油腔内的分布规律和油腔壁面的换热情况，并与相同边界下单射流入口油腔的机油分布和油腔换热能力进行了对比。分析表明，相较单射流入口油腔，双射流入口油腔的机油填充率提升11.5%,平均传热系数提升13.3%,并且机油和壁面传热系数在油腔周向的分布也更均匀。最后将振荡冷却计算的结果映射至活塞温度场边界，分析开设两种油腔的活塞温度场，结果表明，开设双射流入口油腔的活塞顶部温度整体较低，最高温度降低了7℃,顶面副推力侧温度降低明显。     

多塔斜拉桥承受电缆融冰雪温度荷载的数值模拟方法

热力融冰雪技术随着工程应用的进展得到较为广泛的应用,由于其温度场的特殊性和多塔斜拉桥结构的复杂性,关于该温度荷载对多塔斜拉桥力学性能影响的研究还较少。分析实体单元通过施加节点温度来模拟温度场的可行性,研究了约束方式和横隔板对温度荷载作用的影响,由此提出建立混合单元并施加节点温度来模拟温度场的数值模拟方法。最后分析了一座多塔斜拉桥在电缆融冰雪温度荷载作用下的力学性能。     

不同工况下的缸盖低周疲劳对比分析

利用有限元方法,基于sehitoglu低周疲劳损伤模型,针对稳态温度场和瞬态温度场两种工况对某发动机缸盖进行低周疲劳分析对比。分析结果表明,瞬态温度场工况下的缸盖低周疲劳寿命远低于稳态温度场工况下的疲劳寿命。     

活塞振荡冷却的数值模拟计算及温度场分析

利用CFD动态网格层变法建立了活塞振荡冷却的瞬态计算模型,并应用VOF模型对活塞的振荡冷却进行了瞬态数值模拟计算。分析了活塞在不同位置时油腔内冷却油的流动情况,得到了内冷油腔的机油填充率、壁面传热系数等随曲轴转角的变化规律。为验证其冷却效果,提取了内冷油腔壁面的换热边界,对活塞的温度场进行了有限元模拟计算,并与试验结果进行了对比,为活塞的优化设计提供了依据。     

轿车发动机活塞冷却方法研究——第一部分 实现高传热系数的基础试验

轿车发动机活塞的冷却技术对于提高压缩比和控制活塞变形十分重要。众所周知,在计算机和空调器中采用热管能够明显改善导热率,然而,发动机冷却不能采用常规的热管,因为气流和液流会受到振动的干扰,因而会使导热率很低。开发了1种新颖的热管,并进行了试验,利用1台高速往复试验装置确定了它的传热系数。试验是在单热管基础上进行的,但成功地使高速往复运动下的传热系数比静止状态的传热系数提高了1.6倍。详细介绍观测到的特性及验证方法。下一步计划将这一方法应用在发动机活塞上。     

多年冻土路基水分迁移热力学性能分析

从水分场与温度场相互作用的角度,分别建立温度场单场控制方程和水热耦合效应的控制方程,应用有限元方法进行计算。通过对单因素温度场的计算结果与水热耦合作用下的温度场计算结果比较,分析水分迁移作用对路基温度场的影响。     

路面覆盖效应下路基温度场影响因素及分布规律的研究

为准确掌握路面覆盖效应下路基温度场的分布特性及变化规律，分析了强蒸发地区的路基温度场影响因素，以强蒸发地区路基温度场一年多的跟踪观测数据为基础，开展了强蒸发地区路面覆盖效应下路基温度场分布规律的研究。结果表明:路基不同深度温度变化存在相对滞后性；大气温度对路基温度场影响深度≤90 cm，且在该深度范围内呈非线性传递；路面覆盖效应导致温度在路面底部聚集。     

沥青路面温度场与结构耦合的有限元分析

利用ANSYS程序对沥青路面温度场进行模拟,并与结构耦合,计算日周期气温下路面结构的温度应力。在有限元分析过程中,考虑了沥青混合料劲度模量、温缩系数是温度场函数。分析结果表明,沥青路面温度应力分析应该考虑温度场在时间和空间上的变化,以及温度场对材料热工参数的影响。     

管道保温层经济厚度探讨

分别在强制对流和自然对流两种传热条件下,对变对流传热系数和变物性时管道保温层的经济厚度进行了分析和探讨,给出了有关计算式,并把结果与常对流传热系数时管道保温层经济厚度的计算结果进行了比较,从而为工程上保温层的结构设计提供参考。     

实测沥青路面温度场分布规律研究

通过在实体工程中埋设温度传感器,以准确获得环境因素作用下的沥青路面温度场分布情况。根据大量的实测沥青路面温度场数据,对不同气温和气候条件下沥青路面温度场的分布规律进行了深入系统的分析和研究。对高温期温度场数据针对性分析后发现,路面温度与结构层深度之间具有良好的相关性并建立了相应的关系式,以此可预测结构层任何深度处的路面温度,为研究夏季高温条件下沥青路面的抗车辙性能提供了依据。     

路面非周期一维温度场的傅里叶级数解

首先把路面温度场简化为非周期一维温度场,用分离变量法得到齐次边界条件下与温度场基本方程相容的傅里叶级数;然后用格林公式在边界展开热传导方程,得到傅里叶级数系数的常微分方程组,并用拉普拉斯变换求解;最后用实测数据标定的材料参数预测路面温度场。分析结果表明：傅里叶级数第4项仅在-0.1℃～0.1℃范围内波动;初始温度扰动对温度场有短时影响,如果扰动深度增大则影响时间变长;用实测数据标定模型后,模型可以较准确地预测路面温度场,标准差为1.88℃。     

半刚性基层沥青路面温度场分析研究

通过对长春市某半刚性基层沥青路面的试验分析,精确测量出路面材料的相关热物性参数,根据传热学的基本原理推导出自然边界条件下道路结构温度场的解析解,并根据道路结构不同深度温度场的年、日变化规律,对温度场的解析解进行理论修正。并将温度场的计算值与实测值进行比较,验证了本文温度场解析解的正确性及准确性。     

沥青路面温度场与结构耦合的有限元分析

利用ANSYS对沥青路面温度场进行模拟，并与结构耦合，计算日周期气温下路面结构的温度应力。在有限元分析过程中，考虑了沥青混和料劲度模量、温缩系数是温度场函数的关系。分析结果表明，沥青路面温度应力分析时应考虑温度场在时间和空间上的变化以及温度场对材料热工参数的影响。     

基于ANFIS的环境激励下桥梁结构应变响应预测分析

为准确预测复杂环境荷载作用下混凝土连续梁桥结构应变响应,基于结构健康监测系统长期实测数据,分析桥梁结构温度场变化规律,进而基于主成分分析及自适应神经网络模糊推理系统,建立桥梁结构温度场与桥梁结构应变响应的复杂非线性关系。首先,利用小波分解技术分离环境荷载及车辆荷载作用下的桥梁结构实测应变响应;然后利用平行坐标轴,分析混凝土连续梁桥结构温度场变化规律,并利用主成分分析提取结构温度场实测温度数据主成分;最后基于自适应神经网络模糊推理系统,以应变测点处温度数据、桥梁结构温度场实测温度数据主成分和采样时间点数据为输入数据,分别建立不同输入变量组合与应变响应的复杂非线性关系,并对比分析不同工况下结构应变响应的预测精度。结果表明：桥梁结构各测点处实测温度数据变化趋势基本一致,同侧测点实测温度数据高度相关,但桥梁结构上、下表面测点温度变化存在明显差异,仅考虑应变测点处温度变化,难以准确预测桥梁结构应变响应;当考虑桥梁结构温度场变化时,能更精确地建立温度与应变响应之间的关系模型,进而基于实测温度数据准确预测桥梁结构应变响应;当缺乏结构温度场实测温度数据时,将采样时间点作为反映桥梁结构温度场变化规律的参数,可取得较好效果。     

基于高温沥青摊铺温度场的钢筋混凝土连续箱梁桥有限元研究

沥青混凝土铺装桥面产生的高温会在箱梁内引起温差分布,导致温度变形,从而产生温度应力。目前,我国规范未对高温沥青摊铺引起的桥梁结构的温度场分布作出规定,故由其引起的温度应力在设计中尚未考虑。本文在借鉴国内外箱梁温度应力理论与方法的基础上,利用了ANSYS软件建立预应力钢筋混凝土连续梁桥三维实体模型,分别计算日照温度场、高温沥青摊铺温度场和设计活荷载下桥梁的应力状态。通过对比分析,研究了在实桥模型下,日照温度场和高温沥青摊铺温度场所引起的桥梁应力异同。     

考虑沥青路面影响的钢箱梁桥日照温度场数值模拟

为了研究带铺装层的钢箱梁日照温度场分布规律,开展日照温度作用下受改性沥青玛蹄脂路面影响的钢箱梁温度场数值模拟,根据传热学和有限元基本理论,综合考虑辐射、对流、传导等热交换对温度场的影响,建立某悬索桥有沥青砼铺装层钢箱梁有限元模型,对该梁段日照温度场进行仿真计算分析,拟合钢箱梁的竖向温度梯度函数。结果表明,数值分析结果与实测数据吻合,铺装层对钢箱梁温度作用具有滞后效应,利用气象资料及经验公式得到的太阳辐射值对其温度场进行仿真分析可行。     

骤然降温下的沥青路面温度场变化

基于传热学理论,利用有限元软件ANSYS,建立路面结构温度场分析的二维有限元模型,通过热稳态分析计算出路面基层初始温度场,再进行热瞬态分析。分析结果表明骤然降温下,沥青路面温度大幅度降低。     

箱内边界模拟方法对箱梁截面温度场的影响研究

为准确模拟箱内温度,选择合适的箱内边界条件模拟方法进行箱梁截面温度场研究,以某混凝土箱梁桥为背景,实测其箱梁截面温度场,采用MIDAS FEA软件建立箱梁截面模型,分析4种箱内边界条件模拟方法(实测温度法、环境温度法、气温均值法和空气单元法)对箱梁截面温度场的影响,并分析极端温度下箱梁截面的平均温度。结果表明:对于箱梁截面温度日变化曲线,采用实测温度法的有限元计算值与实测值吻合最好,缺乏实测箱内温度时,采用空气单元法的有限元计算值与实测值吻合最好;4种方法对箱梁截面的平均温度及竖向正温度梯度的影响均较小;空气单元法可进行极端温度下的箱梁截面温度场分析。建议采用空气单元法进行混凝土箱梁截面温度场研究。