过冷沸腾多相流模拟及发动机冷却结构研究

介绍了壁面沸腾换热模型、两相间换热系数模型、曳力升力等系数模型在内的多相流模型,建立多个发动机多相流过冷沸腾模型,比较各模型模拟结果差异,得到适用于发动机的多相流过冷沸腾模型,并建立不同结构的发动机冷却通道模型,通过多相流模拟分析发动机冷却通道的流动换热特点。研究结果表明:分离式冷却通道温度分布更均匀,但需增加出入口;连体式冷却通道需要注重上、下冷却通道的串联和出、入口位置的选择。     

模拟柴油机缸盖水道沸腾传热的实验研究

采用2种装甲车辆常用冷却液(纯水和-35号冷却液),进行模拟柴油机缸盖水套的铸铝水道过冷沸腾传热实验。根据柴油机缸盖内冷却液的工作情况和实验装置的可控条件,对上述2种冷却液分别进行了冷却液不同主流流速(0.4~3m/s)、不同主流温度(75~95℃)和不同系统压力(0.1~0.25MPa)等工况实验。结果表明,不同流体主流流速与温度和系统压力对过冷度有一定的影响,进而对沸腾换热产生显著的影响。降低流速、提高流体主流温度和降低系统压力,均有助于强化沸腾换热效果。与纯水相比,-35号冷却液能较好地适应车辆冬季使用要求,但其饱和温度相对较高,较难出现沸腾换热现象,降低了换热的效果。     

4缸发动机缸盖结构优化的研究

利用Pro/E软件建立4缸发动机缸盖的三维模型,并运用Abaqus软件对其进行自由振动模态分析。对缸盖固有模态频率和振型进行测试,将有限元计算结果和试验结果进行对比分析表明,两者所得缸盖的固有频率数据吻合性较好,误差小于3%,证明仿真结果可信。对缸盖进行综合研究得出其最佳优化方案,通过优化结果可知,缸盖第1阶模态频率从1 223 Hz提高至1 386 Hz,提高了13.3%,且其它阶模态频率也有明显改善。     

发动机缸盖国产化对性能及标定的影响研究

汽油发动机的缸盖是影响混合气形成和燃烧的重要零部件,是决定发动机性能和可靠性的关键零部件。本文通过试验分析在缸盖国产化后,缸盖的差异对发动机燃烧性能的影响;提出了对发动机电喷系统数据采取重新标定的方法,来改善发动机的性能。同时,通过本文介绍,提供了一种对缸盖进行分析研究的一种方法。     

缸盖沸腾冷却气泡控制的研究

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。     

缸盖masking技术对发动机性能影响分析

首先论述了缸盖对发动机性能的重要性,介绍了应用在缸盖上的一种新技术——masking技术,通过理论进行该技术的应用结果分析。并进行试验策划,通过试验测试和数据分析,确认该技术的效果和特点,形成产品应用结论。     

发动机缸盖螺栓拧紧工艺研究

从理论及实际测量两方面对缸盖螺栓工作时承受的附加载荷、热载荷等进行了分析,明确了缸盖螺栓预紧力确定原则。通过试验分析,阐述了如何合理地制定缸盖螺栓的拧紧工艺。     

热机耦合作用下发动机缸盖结构强度及疲劳研究

以某缸盖为研究对象,开展额定工况下的热平衡试验,并基于流-固耦合方法对水套的流场和缸盖的温度场进行分析。对缸盖由热载荷与机械载荷产生的耦合应力场进行求解,确定缸盖鼻梁区为应力危险点。缸盖爆压工况下的高周疲劳安全系数和起停工况下的低周疲劳寿命计算结果表明:考虑热机耦合与不考虑热机耦合的疲劳计算结果差别很大,热机耦合作用不可忽视。     

基于沸腾模型的汽油机缸盖温度场仿真

为提高缸盖温度场的仿真预测精度,合理运用沸腾换热的高效换热能力,利用矩形通道内沸腾传热试验台架研究了铸铝加热块、50%乙二醇水溶液在不同流速、入口温度和系统压力下的沸腾换热特性,并对现有渐进模型进行修正,建立适用于发动机缸盖材料及冷却液的沸腾传热模型。将修正后的沸腾传热模型嵌入STAR-CCM+软件进行仿真验证,结果表明,仿真所得壁面热流密度与试验结果的误差均小于5%。利用该模型建立缸体缸盖固体导热及冷却水腔沸腾换热耦合传热系统,仿真和试验结果表明:沸腾传热可有效提高缸盖与冷却液间的传热效率,该沸腾传热模型能更准确地预测缸盖温度分布。     

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。     

高强化柴油机气缸盖水流分布试验研究

采用流动显形法对典型增压柴油机气缸盖进行水流分布试验 ,得到冷却水在缸盖中的二维流场。并对不合理的设计进行改进 ,既减小阻力又加大了流量并且提高了流速 ,使缸盖得以充分冷却。     

柴油机缸盖水腔沸腾传热的修正计算

基于单相流沸腾传热模型,提出一种用于沸腾传热计算的修正算法,通过在CFD软件外部修正热流密度和换热系数来反映沸腾传热的影响。采用修正算法分别对某试验水道和柴油机缸盖水腔内的沸腾传热过程进行了数值模拟计算,与试验测量值相比,试验水道的最大计算误差为7.2%,缸盖水腔的最大计算误差为8%,表明修正算法不仅容易在CFD软件中实现,而且具有足够的精度。     

多缸柴油机气缸盖温度场试验研究

研究了改进型气缸盖温度场的分布情况及变化规律,并与产品气缸盖关键部位的温度分布进行了比较,结果表明,改进后的设计基本达到预期目标。为获得更好的效果,又对备选方案进行了试验比较。试验结果表明,合理的气缸盖整体缩孔方案虽然使水流分布更加合理,但因内部流动阻力增大导致气缸盖底面温度普遍增高4~10℃,可通过更换水泵使其温度降低至与改进型气缸盖相近水平。     

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。     

某先进高速柴油机气缸盖结构评估

以某引进的高速柴油机气缸盖为研究对象,采用有限元方法对气缸盖的温度场、热机耦合作用下的疲劳强度和密封性进行了数值仿真和分析,探讨其设计理念及进一步提升性能的可行性,为国产化改进和设计提供了理论依据。结果表明,该柴油机强化程度达26 MPa·m/s,但气缸盖仍保持足够的强度、较低的温度和良好的密封,最大工作应力195 MPa,最高温度355℃,疲劳安全系数为1.7,在进一步提升柴油机性能时,该气缸盖的刚强度仍有足够的裕度。     

发动机气缸盖气缸体一体化三维模拟研究

应用三维有限元方法,在发动机开发的布置设计阶段,建立发动机气缸盖气缸体的一体化模型,并进行详细的温度场分布和结构耐久性计算。在温度场分析中,引入水套CFD计算结果作为输入条件,并考虑材料的非线性温度效应,计算符合实际工况的温度分布。利用温度场的计算结果,进而进行结构分析,在考虑气缸垫材料非线性行为和各部件接触非线性的基础上,进行多个工况模拟,考察气缸盖气缸体的应力情况和疲劳安全系数,同时对气缸垫压力分布和缸套变形进行分析。     

汽车发动机缸体缸盖铸造工艺浅探

文章对近十几年来铸造汽车发动机缸体和缸盖普遍采用的及新发展的几种造型方法的特点作了比较,对在批量生产条件下缸体和缸盖的成型工艺及制芯工艺作了评价。认为气冲造型工艺适用于大量生产发动机缸体,自硬砂成型工艺适用于缸盖的批量生产和缸体的中小批量生产。     

柴油机缸盖水套冷却流场的LDV试验研究

采用激光多普勒测速仪(LDV)对某柴油机缸盖水套内的流场分布状况进行了测量,测试结果与CFD计算结果具有较好的一致性。LDV测试和CFD仿真结果表明,在该缸盖水套两排气门之间的鼻梁区具有较好的流动分布,最大流速在1m/s以上;而在两对进、排气门之间的鼻梁区冷却液流速较低,最大流速仍低于0.5m/s,不利于该区域的换热。因此,需要对该款缸盖水套进行结构优化设计,以提高缸盖水套的整体换热效率。     

基于缸盖振动信号的柴油机多工况气缸压力识别方法研究

对某12150型柴油机进行了缸内燃烧激励的瞬态动力学计算,分析了其缸盖振动的位移、速度和加速度与缸内燃烧特征参数的对应关系。接着在此基础上,对实测振动加速度进行数字积分和平均滤波得到振动位移信号,并利用希尔伯特包络和滑动平均法提取了振动位移的趋势项。再以该趋势项为输入参数构建了Adaboost_BP集成神经网络模型,最后利用此模型对不同工况下的缸内压力进行识别。结果表明:振动位移趋势项与缸内压力的良好对应关系和参数本身的简洁性有效降低了神经网络输入的复杂度,提高了神经网络的训练效率;集成神经网络模型能够准确识别不同工况下的缸内压力,其泛化性和精度均有大幅度提高。     

采用模拟缸盖时发动机缸筒变形的仿真分析

针对测量发动机缸筒变形的传统方法成本较高的问题，提出了在测量过程中采用模拟缸盖代替真实缸盖的方法，并选用6种不同的缸盖，在某6缸发动机上进行了试验研究。研究结果表明，对于该6缸发动机，在测量其缸筒变形量时，可采用40mm钢板挖孑L的模拟缸盖(第3种缸盖)代替真实缸盖。