用耦合分析法研究内燃机活塞环-气缸套传热润滑摩擦问题

在以往对活塞环-气缸套润滑摩擦性能的研究中,大都忽略了活塞组-气缸套间的导热,或者将导热过程简化,这与该摩擦副的实际润滑摩擦状况相去甚远.把柴油机缸内燃气、活塞、活塞环、润滑油膜、气缸套、冷却介质作为一个耦合体,考虑各部件间及相应物理场间的耦合关系,采用耦合分析法建立了活塞环-气缸套的三维非稳态热混合润滑摩擦模型.该模型以三维瞬态热传导模型、动压润滑模型和润滑油膜传热模型为基础,并考虑了润滑油的黏温变化、燃烧室燃气泄漏、表面粗糙度、油膜破裂位置以及气缸套圆周方向上的非轴对称性等影响因素.采用上述模型,对6110型柴油机活塞环-气缸套摩擦副进行了传热、润滑、摩擦耦合分析,得到了活塞组-气缸套的温度场,并用试验证实了耦合模型的正确性;与此同时,得出了润滑油膜的温度、黏度、最小油膜厚度和摩擦热随曲轴转角和活塞环周向高度的分布曲线.     

活塞组-气缸套耦合传热模拟

将柴油机缸内燃气、活塞组-气缸套、冷却介质作为一个耦合体,考虑相应的物理场及各部件间的耦合传热关系,建立了活塞组-气缸套的耦合传热模型。并用该模型实机模拟了6110型柴油机活塞组-气缸套的耦合传热过程．预测出活塞组润滑油膜-气缸套的耦合传热过程。实验表明数值结果合理可信。     

耦合法在柴油机传热研究中的应用

利用流固耦合的分析方法,将柴油机气缸盖、气缸垫、气缸体、气缸套等柴油机主要零部件以及缸内气体、冷却介质作为一个耦合体,进行燃烧室部件的传热数值模拟实验。其中,冷却水侧的对流换热系数和温度由CFD软件Star-CD对整个水路进行模拟计算获得;底板火力面侧燃气的对流换热系数和温度由GT-POWER软件对缸内工作过程进行模拟获得;缸套燃气侧温度由活塞组——气缸套耦合传热模拟获得。最终的计算结果与实验数据较吻合,可以为柴油机热负荷分析和柴油机设计提供理论依据。     

气缸－活塞组零件的结构和机油烧损耗量

气缸－活塞组零件的结构和机油烧损耗量机油窜入燃烧室的过程很复杂。从气缸－活塞组零件窜出的机油量决定于许多因素：活塞和环的结构参数；在惯性力、燃气力和侧向力作用下，活塞环轴向和径向移动的性质，活塞对气缸套推力面和非推力面运动的特性，发动机的工况和技术状...     

活塞环-气缸套润滑摩擦研究

活塞环与气缸套间的润滑、摩擦直接影响到内燃机的动力性、经济性和可靠性。在内燃机实际运行过程中,缸内工作过程循环变动及活塞气缸套间动接触导热直接影响到润滑油膜的状态,因而活塞环在缸套中的不同位置时的摩擦、润滑状态各不相同。在传统的活塞环组稳态热混合润滑的基础上,考虑到活塞组一气缸套动接触系统瞬态传热,建立了活塞环组的非稳态热混合润滑、摩擦数理模型及数值方法。运用该方法可模拟出活塞环组润滑、摩擦特性,并可预测出不同瞬时润滑油膜的温度场、压力分布、油膜厚度、摩擦功和摩擦热等重要参数。     

活塞式内燃机的摩擦产热仿真研究

研究了活塞组与气缸套壁面的摩擦问题，建立了活塞组与气缸套壁面的摩擦产热模型；采用液体摩擦理论，研究了滑动轴承的摩擦产热问题，建立了滑动轴承的摩擦产热模型；结合燃油的流动问题，采用能量守衡的方法，建立了柴油与喷油泵油道间的摩擦产热模型；给出了两种不同材料的物体相互摩擦的摩擦热分配模型。最后，利用所建模型进一步研究了发动机转速、大气温度、大气压力等因素对发动机摩擦热流量的影响。     

燃烧室部件耦合系统循环瞬态传热模型的研究

引言 内燃机传热全仿真模拟是由缸内燃气与燃烧室部件以及燃烧室部件之间的耦合传热这两大部分组成的。其中燃烧室部件整体耦合系统的传热研究相当困难,这是因为活塞组与气缸套间的相对运动,使得确定运动部分的边界条件成了系统耦合传热模拟的最大难点,而这边界条件恰恰是影响模拟精度的关键。为此,本文将主要研究活塞组与缸套相对运动边界上的传热过程,并建立循环瞬态耦合传热仿真数学模型。１活塞组一缸套耦合系统的传热模型假设 在由活塞组和缸套组成的耦合系统中,活塞组和缸套是互为边界的。本文采用迭代算法来解决这部分边界条件…     

燃烧室部件耦合系统过渡工况传热全仿真模拟研究

内燃机的起动、停车、加载等运行工况发生急剧变化（过渡工况）过程中,其燃烧室部位外于强烈地被加热或被冷却状态。这种热冲击增加了部件的动态疲劳热应力,给内燃机的可靠性带来严重恶果,是导致燃烧室部位破裂的主要原因之一。燃烧室部件的传热研究是热负荷计算和评定的基础,对内燃机的可靠性设计具有重要意义。作对燃烧室部件活塞组气缸套耦合系统在过渡工况下的耦合传热关系进行了较深入的研究,建立了描述这一传热过程的数学模型;并利用该模型,模拟了125风冷柴油机在各种过渡工况下的传热情况。     

用表面振动信号诊断135型柴油机活塞—气缸套的磨损状态

本文介绍利用柴油机机身表面振动信号诊断活塞－气缸套磨损状态的研究。作者对活塞撞击气缸套激励力的大小和在不同间隙状态下活塞撞击气缸套的时间（用曲轴转角表示）进行了理论计算；实测了柴油机机身表面的振动信号，并进行了模拟不同磨损状态的试验，对振动信号进行了分析处理。实验和计算表明；活塞对气缸套的横向撞击是机身振动的主要激励力；可以用机身表面振动信号来诊断活塞－气缸套的磨损状态。作者建立了活塞－气缸套磨损     

汽油机的优化活塞

为了减少活塞在热负荷和饥械负荷的作用下的变形不均,并保证摩擦面的润滑条件最佳,必须专门设计活塞导门部分的断面.润滑油层的最小厚度可作为选择断面的标准,因为它可保证液体摩擦特性.在这种情况下,可用流体动力学的计算来评价断面的完善程度.对柴油机活塞来说,在热状态时活塞与气缸间有一定间隙,这个问题已经解决.现代汽油机在负荷工况下,活塞的热膨胀大于气缸套的热膨胀,所以要认真选择它们之     

16V280ZJA型柴油机气缸套-活塞环摩擦损失计算分析

如何提高活塞环-气缸套摩擦副的可靠性和使用寿命,是提高柴油机的可靠性和耐久性的关键技术问题之一。采用基于一维Reynolds方程的数值模拟方法研究了16V280ZJA型柴油机活塞环-气缸套摩擦损失。计算结果表明,可以通过优化活塞环环高、开口间隙、环间间隙容积来减少摩擦损失。     

某船用大功率柴油机拉缸故障分析

针对某船用大功率柴油机运行过程中的拉缸故障进行拆检分析和有限元仿真研究.分析与研究结果表明:润滑油喷嘴堵塞影响了活塞热量散发和气缸套有效润滑,在高负荷下加速了零件磨损,进而导致拉缸故障.不同负荷下,活塞、气缸套和活塞环均向外部膨胀,活塞与气缸套间存在足够的热膨胀余量;而活塞环与气缸套间将出现过盈配合,在高负荷和润滑失效的情况下将导致拉缸故障.     

基于润滑油颗粒效应的柴油机轴系扭振特性研究

以船用中速机顶环为研究对象，基于混合润滑模型、微凸体接触模型和颗粒承载模型，引入颗粒的粒径和质量浓度，提出了一种活塞环-缸套液固两相润滑模型，分析了颗粒的承载能力、摩擦力、摩擦功耗，探究了固体颗粒对中速机润滑性能的影响。在此基础上，以往复摩擦机为研究对象建立了考虑摩擦力矩的轴系扭振计算模型，以此分析含颗粒润滑状态对扭振的影响并进行了试验验证。研究表明:固体颗粒使活塞环-缸套间的最小油膜厚度和摩擦力增大；柴油机轴系的扭振增大，其中2、4谐次对应扭角增大的比例最大。     

柴油机气缸套四点磨损分析及机体结构优化

针对某柴油机在耐久试验后气缸套一环上止点处四点磨损故障,对气缸套、活塞以及活塞环进行仿真分析,结果表明:热态下机体及气缸套变形过大是气缸套四点磨损的主因。采取加宽、加厚机体上顶面,机体气缸套一环位置机体主推力、副推力两侧增加横向、竖向加强筋,加厚机体支撑肩下部等改进措施提升机体刚度。仿真结果表明:新方案气缸套一环变形平均减小了16%,与气缸套接触压力更加均匀,与气缸套间隙平均减小了78%,改善了气缸套一环处的异常磨损。     

用耦合法分析研究发动机的稳态传热

利用FLUENT分析软件对发动机的稳态传热进行了仿真模拟。以所建立的某柴油机耦合传热系统为例进行了仿真计算,得到了耦合系统(活塞、缸套、冷却水套)的温度场等相关信息。计算结果表明,用耦合法模拟柴油机活塞组、缸套和冷却水之间的稳态传热是可行的。     

低速二冲程柴油机活塞环-缸套润滑模型及相关软件开发

在传统润滑模型基础上,将活塞环润滑特性、活塞环动力学、滑油输运、环组窜气、几何结构参数、缸套变形,固体颗粒等多因素进行耦合,建立了考虑针对低速二冲程柴油机的结构与供油方式的特殊性的供油润滑模型,并对环组间的窜气以及低速二冲程柴油机缸套表面所特有的表面织构与油槽结构进行研究。结果表明：低速机活塞环跨越动压、混合以及边界润滑三个区域,润滑油的供给条件及固体颗粒的存在直接影响着活塞环—缸套摩擦副的润滑状态。     

某V型发电柴油机机油耗高问题分析及改进

针对某V型发电柴油机机油耗过高的情况,采用仿真及试验的手段,确定了机油消耗量大的主要原因,明确了降低活塞温度、优化活塞环组运动、增强控油能力的优化方向。通过优化改进气缸套网纹、活塞内冷油道结构和活塞环组尺寸,优化活塞、活塞环和缸套的配合间隙,增加刮碳环,实现了对活塞环组降温、顺气、控油和及时清除积碳的效果,达到降低柴油机机油耗的目的,改进方案经市场验证效果良好。     

气缸套温度场优化及试验验证

针对某型柴油机设计开发过程中,气缸套第一道活塞环上止点位置温度偏高,存在滑油结焦引起拉缸风险的问题,对油气室匹配及气缸套冷却进行改进,改进前后的缸内喷雾燃烧计算及气缸套热-结构耦合仿真对比分析表明:优化后的气缸套第一道活塞环上止点位置温度明显降低。后续的试验验证也表明:上述措施有效降低了气缸套第一道活塞环上止点位置的工作温度,气缸套-活塞环摩擦副的可靠性得到提高。