润滑油对发动机活塞环油膜厚度及整车油耗的影响

以活塞环及缸套作为研究对象,基于AVL-EXCITE对不同规格润滑油润滑下的发动机活塞油膜厚度及活塞摩擦损耗进行仿真分析。结果表明:发动机第三道活塞环油膜厚度对发动机摩擦损失影响最大。通过对不同规格润滑油条件下第三道活塞环油膜厚度及总摩擦损失进行仿真,表明当发动机转速在1 000~3 000 r/min时,活塞环处于混合润滑状态,随着转速的增加油膜厚度先增大后减少;降低黏度有助于减少低速轻载时的摩擦损耗,但黏度过低会使重载状态下活塞油膜厚度变薄而增大摩擦损耗。通过整车NEDC试验对仿真结果予以验证。     

链条套筒与销轴铰链副冲击载荷-往复运动的弹流润滑数值模拟

数值模拟链传动中销轴与套筒之间的定载荷和变载荷弹流润滑接触问题,套筒相对于销轴做纯滑动往复运动。定载荷是假定往复运动过程中载荷恒定不变;变载荷是假定链节在啮入和啮出链轮过程中存在的冲击载荷按正弦函数规律变化。比较在定载荷和变载荷加载条件下线接触往复运动工况的弹性润滑油膜变化情况,分析在动载荷加载条件下不同行程长度对弹性流体动力润滑特性的影响。研究发现,动载荷对油膜的压力、膜厚影响较大:随着动载荷的增加,油膜中压力急剧增大,膜厚减小;但加载方式对摩擦因数的影响不大;在相同的加载方式下,随着行程长度的增加,油膜压力减小,中心膜厚和最小膜厚显著增加。     

基于多物理场耦合的线性压缩机吸排气阀组气动噪声分析

以线性压缩机吸排气阀组为研究对象，考虑吸排气阀组特征，依据结构动力学构建吸排气阀组结构域动力学方程；利用计算流体力学的基本理论，建立吸排气阀组流体控制方程；结合Lighthill声比拟方法建立吸排气阀组声学模型。考虑吸排气阀片组结构-流体-声学各物理场耦合面间物理量传递关系，利用ANSYS Workbench多物理场仿真平台，构建基于结构-流体-声学多物理场耦合的线性压缩机吸排气组仿真模型，研究不同工作频率下吸排气阀组的气动噪声。结果表明：随着活塞运行频率的增大，吸排阀组的气动噪声随之增强，但运行频率达到100 Hz之后增幅变缓，为合理选取压缩机工作频率提供了依据。     

活塞织构对液压减振器动态阻尼特性影响分析

考虑活塞具有矩形织构的摩擦与润滑因素,研究充气式双筒液压减振器动态阻尼特性。建立双筒液压减振器的阻尼特性数学模型和动压润滑方程,对减振器阻尼特性数学方程的复原和压缩行程进行求解,得到减振器上、下腔压力。采用雷诺空化边界条件,将上、下腔压力作为初始压力,对Reynolds方程采用五点差分法进行离散,利用超松弛迭代法(successive over-relaxation,简称SOR)进行求解,得到摩擦阻尼力。分析了活塞运动速度、织构深度、织构宽度、油膜厚度、活塞半径和宽度等因素对摩擦阻尼的影响,以及摩擦因素对减振器动态阻尼特性的影响,研究发现:减振器活塞与缸筒之间的摩擦力和阻尼力随着活塞速度、织构宽度和活塞宽度的增加而增加,随着织构深度的增加而先增加后减小,随着油膜厚度的增加而减小;活塞半径对摩擦力无明显影响。     

基于气液转换器的气动汽车动力系统能效优化

随着能源和环境问题日益严重,基于气液转换器的气动汽车逐渐被关注。然而,以压缩空气为动力来源的气液转换器在工作时能量效率低下,直接影响了气动汽车的发展。设计了一种驱动气动汽车的气液转换器系统,建立数学模型,对气液转换器的工作过程进行仿真,分析了关键结构参数对该系统能效的影响。并搭建基于此气液转换器的汽车动力系统实验平台进行验证,得到优化系统能效的方法,结果表明：当输入压力在0.5~0.55 MPa之间变动时,或者活塞的有效面积比为4~6之间,系统的效率将会超过30%。活塞行程对效率的影响小,随着活塞行程的变化,效率保持在30%几乎不变;活塞行程对输出功率影响大,活塞行程增加时,输出功率下降;输入压力和活塞有效面积比增加时,输出功率也会增加。结果表明：为气液转换器的结构设计和性能优化提供了依据。     

汽油机活塞组件的摩擦损失研究

基于一台三缸涡轮增压汽油机,分析了曲轴位置、连杆比以及发动机运行工况对活塞组件摩擦损失的影响。研究结果表明,在连杆比一定时,随着曲轴偏置量从0mm增加到15mm,活塞组件的摩擦损失量减小,在曲轴偏置为15mm时,活塞组件的摩擦损失量减少达到最优。然而,当曲轴偏置量增加到20mm后,活塞组件的摩擦损失量有所增加。当曲轴偏置量一定时(15mm),随着连杆比从0.29减小到0.25,活塞组件的摩擦损失逐渐减少;随着连杆比从0.29增加到0.31,摩擦损失有所增加。当转速从1000r/min增加到2000r/min时,活塞组件的摩擦损失有所增加,而随着转速一直增大,摩擦损失量有所降低。当转速在1000r/min时,随着负荷的增大,摩擦损失有所改善。而在3000r/min时,负荷对摩擦损失的影响并不明显。最后,对连杆比为0.25和0.31时,发动机不同运行工况下的摩擦损失进行了综合协同优化分析。     

吸合面位置对比例电磁铁行程-力特性的影响

建立了比例电磁铁有限元仿真模型,在考虑衔铁尾部端面位置的情况下,利用Ansoft Maxwell 2D电磁场有限元仿真软件,分析了吸合面位置对比例电磁铁行程-力特性的影响。仿真结果表明:衔铁尾部端面位置不变时,吸合面位置对比例电磁铁行程-力特性的影响较小。衔铁长度不变时,随着吸合面位置的前移,比例电磁铁行程-力特性水平程度变差,工作行程内电磁力减小,且衔铁越短,工作行程内电磁力的减小程度越显著。     

空气系统中滑片膨胀机热力性能的试验研究

研制了一台双作用滑片膨胀机,搭建了以空气为介质的膨胀机性能试验台,对所研制的滑片膨胀机热力性能进行了测试,对影响膨胀机性能的主要因素进行了定量分析.试验结果表明:容积效率随膨胀机的转速增加而增大,在1000r/min之后基本保持在35%左右;当进、排气压力差不变时,膨胀机输出功随压比增大而增大,当压差不变时,存在最佳压比使绝热效率达到最大值26%;在进、排气压力不变时,随着转速的增加绝热效率在900r/min会出现最优值28%.进一步分析表明,泄漏和摩擦损失是影响膨胀机效率的关键因素.     

计及润滑油输送的内燃机活塞二阶运动研究

内燃机活塞二阶运动直接影响活塞对气缸的拍击、产生的噪声及活塞裙部-缸套摩擦副的润滑、摩擦和磨损.目前内燃机活塞二阶运动分析中一般认为活塞裙部-缸套摩擦副在一个内燃机工作循环所有行程全部处于充分润滑状况,而实际中当活塞上行(向上止点运动)时,入口处的润滑油量不一定能保证该摩擦副处于充分润滑状况.以某四行程内燃机为研究对象,结合活塞运动模型、流体润滑模型、微凸体接触模型和润滑油流动模型,进行了活塞二阶运动特性分析.结果表明,与以往认为所有行程中活塞裙部-缸套摩擦副全部处于充分润滑的分析比较,考虑实际润滑油输送确定活塞上行期间摩擦副的润滑状况时,活塞二阶运动特性(活塞裙顶部和底部位移、速度等)都有较明显的变化.     

液压自由活塞发动机的气体流动模拟

基于Amesim建立了两行程自由活塞发动机模型,针对直流扫气特点提出了单区三阶段扫气模型,根据CFD计算结果对扫气参数进行了标定,在准确预测扫气性能的基础上分析了耦合活塞动力学条件下的气体交换过程。研究结果表明,当气口的配气相位角不变时,自由活塞发动机的气口面积随时间的变化关系与曲柄发动机的气口面积随时间的变化关系存在显著差异。气口高度减小对提高充气效率有利,但是受到扫气效率过分下降的约束。排气流动控制明显改善了扫气性能,利用排气脉动效应可以显著提高充气效率。     

滚动转子压缩机工况对排气阀运动规律影响研究

建立了滚动转子压缩机排气阀三维流固耦合动力学模型。应用该模型分析了压缩机转速、排气压力、排气密度和排气角对排气阀运动规律的影响。研究发现:阀片撞击挡板的速度随着压缩机转速的增加、排气压力的增加、排气时压缩腔容积变化率的增加和排气时压缩腔容积的减少而增加。     

变容量双级压缩系统压缩机动态耦合模型

以低压端为变频双转子、高压端为定频单转子的两台压缩机构成的双级压缩系统为研究对象,基于转子压缩机几何模型,依据质量与能量守恒方程,建立变容量双级压缩系统压缩机动态耦合模型,并利用试验对模型进行校核。基于模拟和试验结果,分析中间压力、中间气体温度和高压压缩机排气温度等参数随时间和低压压缩机频率的变化规律。结果表明,系统的中间压力、中间气体温度和高压压缩机排气温度具有脉动特性;在蒸发温度0℃,冷凝温度40℃,低高压压缩机理论输气量比为2.82时,中间压力已接近冷凝压力,系统将失去中间补气增焓效果;通过增大低压压缩机频率可有效提高系统制热量,但系统制热性能系数(Coefficient of Performance for heating,COPh)改善较小,且COPh最优值所对应的低压压缩机频率随蒸发温度的降低将逐渐增大。     

余隙容积对微型高压压缩机容积效率的影响

余隙容积的合理设计是保证压缩机正常工作的必备条件。相较于传统的高压压缩机，微型高压压缩机体积小、结构紧凑，活塞行程短且高压级活塞的直径较小，因而其工作性能对余隙容积更为敏感。为研究余隙容积对微型高压压缩机各级工作腔容积效率的影响，在微型高压压缩机关键结构参数和压力参数的基础上，结合能量和质量守恒定律、气阀运动以及活塞运动规律，搭建了工作腔热力学仿真模型。分析不同余隙容积下各级工作腔内气体压力、质量的瞬态变化过程，得出各级工作腔内容积效率的变化规律，从而为微型高压压缩机缸体和气阀关键结构参数的设计和优化提供指导意义。     

Experimental investigation and performance analysis of a dual-cylinder opposed linear compressor

The dual-cylinder opposed linear compressor (DOLC) contains a couple of symmetrical gas loads on the two sides of the movement components. Because the gas loads are symmetrical, the balanced position of movement components will not be offset by gas force during the operating process, and piston displacement can be detected and controlled more easily. Based on the kinetics and thermodynamics theory, the non-linear gas load of the DOLC was linearized by the Fourier method. The relationship between the supply voltage and displacement is presented. Through air compression experiments, the operation features of the DOLC with different syntonic spring groups were analyzed. The performance of the DOLC was considerably affected by work conditions and the stiffness of syntonic spring groups; the closer the work condition was to the sympathetic vibration, the higher the observed efficiency of the DOLC. A jump, hysteresis, and an unstable phenomenon in the process of voltage regulation occurred around sympathetic vibration conditions. In the process of increasing voltage on a certain discharge pressure condition, the displacement jump phenomenon occurred when the intrinsic frequency approacheds power frequency, causing the discharge pressure to drop synchronously. In the process of decreasing voltage on the lower discharge pressure condition, the displacement shrink phenomenon occurred when the intrinsic frequency approached power frequency. Because sympathetic vibration conditions changed with discharge pressures, a hysteresis district existed between the displacement jump point and shrink point. The DOLC worked unstably on the hysteresis district because the discharge pressure fluctuated between the two values. To make the DOLC work stably on higher efficiency, the intrinsic frequency should be configured to a slightly larger value than the power frequency by setting the syntonic spring groups and the mass of movement components to the ratings on the work conditions. Controlling the power frequency after is needed to adhere to the intrinsic frequency of the variable work conditions.     

Influence of water injection parameters on the performance of a water-lubricated single-screw air compressor

A thermodynamic model of a water-lubricated single-screw air compressor was established to examine the impact of water injection parameters on performance. Heat transfer and leakage between humid air and water was considered by analyzing the impacts of rotation speed, discharge pressure, the rate of water injection, and diameter of droplets on the performance of a compressor. The discharge temperature could be reduced by increasing the rate of water injection, resulting in the compression procedure moving towards an isothermal state. The increase in the rate of water injection under rated conditions from 60 L/min to 80 L/min resulted in a reduction in the compressor discharge temperature, increased the volume efficiency, and increased adiabatic efficiency by 11.1 K, 1.5 %, and 2.8 %, respectively. Water injection atomization increased the area of transfer of heat between humid air and water and improved the performance of compressor.

     

双滑片椭圆转子压缩机径向间隙泄漏研究

建立了双滑片椭圆转子压缩机的径向间隙泄漏模型,对不同径向间隙的泄漏量进行了计算和分析,并和相同规格的滚动转子压缩机进行比较。结果表明:椭圆转子压缩机的径向间隙泄漏量在相同条件下大于滚动转子压缩机,两者的差值随着间隙的增大而增大,在间隙为80μm时,椭圆转子压缩机的径向间隙泄漏量最多可比滚动转子压缩机大2.352 g/s;压比对泄漏量的影响较大,在压比一定时,转速和转子椭圆面短轴和长轴之比对泄漏的影响并不明显。严格控制的径向间隙是提高椭圆转子压缩机容积效率的主要因素。     

基于PRO／E Mechanism的活塞压缩机气缸行程容积动态分析

设计人员对活塞压缩机气缸行程的变化规律及气缸容积变化引起的压力变化规律非常关注,而常规的设计方法无法动态了解活塞压缩机气缸容积随时间变化的函数规律,运用Pro／ENGINEER Mechanism模块可对活塞压缩机一、二两级气缸运动过程进行有效的动态分析,为活塞压缩机结构的优化设计提供准确的设计依据,设计效率高、产品经济。     

往复式变频压缩机在CNG子站系统中的应用

对定频、变频与液压3种往复活塞式压缩机在CNG子站系统中应用进行了对比分析。模拟了压缩机排气量、轴功率随吸排气压力的变化关系,得到了性能变化的曲线图。数值模拟结果与压缩机的实际运行特性表明,CNG子站用变频往复活塞式压缩机在排气量、能耗、运行时间和智能化等性能指标方面更具竞争性。     

A numerical study with FSI mode on the characteristics of pressure fluctuation and discharge valve motion in rotary compressors with single and dual muffler

Rotary compressors in air-conditioners have been considered for the efficiency enhancement and noise reduction. To perceive the characteristics of noise in a rotary compressor, the features of discharge valve motion and pressure fluctuation in compressors have to be examined. This study has been conducted to investigate the characteristics of discharge valve motion and pressure fluctuation in association with refrigerant flow in rotary compressors with single and dual muffler. The current study has been performed with the FSI mode since the discharge valve oscillates in association with periodic compression of refrigerants in the compressors. For the case of dual muffler, it has been observed that the displacement of discharge valve is smaller than that in the case of single muffler since the compressor with dual muffler has larger inner resistance to the refrigerant flow than that in the case of single muffler. Also, the standard deviation and the energy spectrum of the pressure fluctuation with the dual muffler are smaller than those with the single muffler. Therefore, the use of the dual muffler is expected to contribute to the noise reduction. To the contrary, it has been found that the efficiency of the compressor with dual muffler is smaller with the diminution of volume flow rate compared to the case of single muffler. This study may supply a basis for the design of rotary compressors with higher efficiency and lower noise.     

直线压缩机油泵系统仿真与实验研究

直线压缩机是一种新型的高效压缩机,传统的供油机构已经不再适用,为了开发新型供油系统,对一种利用压缩机机体振动来供油的油泵系统进行了仿真和实验研究.研究结果表明：这种油泵系统是行之有效的,其泵油量随机体振幅及振动频率的增大而增大;当机体振动一定时,泵油量随油泵固有频率的增大而减小,并未发生共振现象;系统阻尼与润滑油粘度有关,减小润滑油粘度可增加油泵系统的泵油量及效率;油泵的功耗影响着直线压缩机的效率,通过减小泵油高度、输油管道长度及壁面粗糙度,优化吸排油腔设计,以减小油泵功耗,从而提高直线压缩机效率.该油泵系统具有结构简单,体积小,效率高等特点,完全可以满足直线压缩机的需求.