发动机冷却系统的设计研究

冷却系统是车辆动力系统性能的关键因素,通过对冷却系统散热量和内部结构的计算,建立散热器的结构模型。基于多孔介质方法,采用CFD方法对散热器进行数值仿真分析,根据仿真结果对散热器结构进行优化设计,通过样机的试验,验证散热器结构设计的合理性,为后续的设计优化提供理论依据。     

柴油机机油散热模块参数优化与试验研究

为了研究重型柴油机机油散热模块在不同工况下的传热性能,借助CFD软件对流固耦合传热模型进行了稳态数值模拟;将翅片区域简化为多孔介质,得到了不同条件下散热器的换热性能。研究结果表明:当冷却液流量越大、温度越低时,散热功率越高;当机油温度越高时,散热功率越大,温度每升高5℃,功率增加约10%;机油的流量在70L/min时散热器的综合性能最好。对比试验结果和仿真结果,误差在允许的范围内,表明了此研究方法的可行性。模拟结果对散热系统的优化设计提供了有价值的参考。     

基于FLUENT的汽车管带式散热器整体模拟

利用Fluent对较为复杂的汽车管带式结构散热器进行数值模拟研究,同时利用多孔介质代替散热管、散热带,计算出惯性阻力系数、黏性阻力系数及等效孔隙率,进而从散热性能、风阻、流阻三个方面进行多工况下的仿真模拟计算。研究结果显示:模拟结果与试验结果较为符合,为散热器的精确计算提供可能。     

车辆散热器冷热侧耦合散热的数值模拟研究

为缩短发动机冷却系统散热性能匹配设计开发周期,介绍了一种快捷、可靠地计算散热器性能参数的数值模拟方法。通过对散热器进行换热风洞试验研究,分析其在一定水流量条件下,换热功率、出水温度与迎面风速的关系。然后根据原始几何参数建立了散热器计算域物理模型,分别采用多孔介质模型和双流换热器模型表征散热器芯体翅片结构和热交换模型,采用CFD数值模拟方法对散热器冷、热侧耦合散热进行仿真分析,得到散热器换热功率和出水温度分析数据,并与试验数据进行对比,误差在以内,验证了此模拟计算方法的可靠性。     

燃料电池发动机冷启动进气预热系统性能研究

为了分析冷启动过程中质子交换膜燃料电池发动机的空气加热系统的工作性能,采用ε-NTU方法和CFD仿真技术得到了双流程换热器内部的温度分布,研究了冷却液温度和流量对整体散热器的换热性能的影响。通过比较发现模拟值与测试数据的误差小于10%,表明仿真模型和采用多孔介质模型的研究方法的可行性。根据仿真结果,采用遗传算法得到了该系统采用的铝制散热器的冷却液的最优参数组合,研究结果为优化空气预热系统,提高散热器的冷却效率提供了指导。     

基于流动换热特性管带式散热器结构优化

根据管带式散热器结构特点,获得影响散热面积的主要参数.基于CFD对散热器的流场进行分析,获得流场的内部流动细节;通过流体耦合传热计算获得散热器的传热系数;采用多孔介质代替散热器芯体对散热器整体进行仿真,获得冷却管束内热流分布情况;基于上水室入口位置对散热器散热的影响分析,对散热器进出水口的相对位置进行优化;对比分析冷却管间距对散热器压损和散热能力的影响,获得最佳翅片间距对原型散热器进行改进设计.结果可知:基于散热器流动换热特性,对管带式散热器进行结构优化,结果可知:根据最小热阻理论,流体会选择阻力最小的路径,散热器进出水口左上右下的布置中流体会先垂直通过冷却管,然后在下水室内混合从出水口流出,设计最优;对于双侧波纹散热带的管带式散热器,可以提高原型散热器芯体的密度,在加工工艺允许的情况下选择较小的翅片间距.若将散热器的翅片间距优化为3 mm,气侧的总散热面积、阻力均满足要求,而整个散热器质量减少38.21 kg,可节省成本1604.82元.研究内容和分析结果为同类设计提供参考.     

燃料电池发动机冷启动进气预热系统性能研究

为了分析冷启动过程中质子交换膜燃料电池发动机的空气加热系统的工作性能,采用ε-NTU方法和CFD仿真技术得到了双流程换热器内部的温度分布,研究了冷却液温度和流量对整体散热器的换热性能的影响。通过比较发现模拟值与测试数据的误差小于10%,表明仿真模型和采用多孔介质模型的研究方法的可行性。根据仿真结果,采用遗传算法得到了该系统采用的铝制散热器的冷却液的最优参数组合,研究结果为优化空气预热系统,提高散热器的冷却效率提供了指导。     

基于CFD汽车散热器布置形式对性能影响分析

中冷散热器和高温散热器是汽车散热器的重要组成单元,二者的布置形式对整体的冷却性能具有重要影响。根据散热器的工作特点和散热量需求,对高温散热器和中冷散热器的参数进行设计,基于CFD分析技术建立散热器二维和三维分析模型;建立横向同种材料布置、横向异种材料布置、纵向异种材料布置、纵向同种材料布置等四种对比模型,获取不同模型的冷却风量流速、进出口温度变化等。搭建冷却系统试验平台,分别在中冷器前方指定位置进行纵向遮挡和横向遮挡,获取冷却风速和进出口温度变化。通过仿真分析和试验方法对比分析中冷散热器与高温散热器不同布置形式对冷却性能的影响。结果可知:四种布置形式通过的空气质量流量占百分比和面积占百分比的比例基本一致;横向异种材料布置形式的散热效果最佳,优于其他布置形式,主要原因是横向布置,散热管路与冷却空气的接触面积更大,更有利于冷却液与冷却空气之间的换热;异种材料布置更能提升换热效果;试验分析验证了仿真分析的准确性,为设计有隔断的散热器散热面积的确定提供了参考依据。     

高原环境对车辆柴油机冷却系统性能影响分析

高原环境对车辆柴油机影响剧烈,出现了柴油机后燃严重、冷却系统散热不足等问题。本文基于GT-Suite仿真软件建立的某型柴油机工作过程及冷却系统耦合仿真模型,计算分析了大气压力、温度对柴油机本体传热量、风扇质量流量、散热器对流换热系数及散热量的影响规律和原因,结果表明:在额定工况点下,大气压力从100k Pa降至60k Pa时,柴油机本体传热量升高17.5%,风扇质量流量降低12%,空气侧换热系数减小13.1%,散热器散热量减少31.8%;大气温度从0℃升高到35℃时,柴油机本体传热量升高7.5%,风扇质量流量降低2.5%,空气侧换热系数减小1.1%,散热器散热量减少38.1%。     

汽车散热器性能试验与仿真研究

基于汽车散热器性能试验的相关标准及方法,研制一种高精度汽车散热器散热性能试验台,试验结果表明空气侧与介质侧换热量比值范围为0.96~1.00,满足并且优于散热器标准试验台的测试标准。根据试验结果和理论研究,建立百叶窗翅片散热器数学模型,在MATLAB环境下设计根据散热器计算长度确定出口状态的迭代算法,编写仿真程序,建立性能仿真模型,仿真结果与试验结果吻合较好,空气侧换热量相对误差<4.5%,介质侧换热量相对误差<4.7%,空气侧压降相对误差<7.6%,介质侧压降相对误差<9.5%。     

快速气体渗氮机理及应用研究

依据化学热力学和动力学,材料界面科学,内扩散理论以及某些元素促进共渗的机理,我们在不加催渗剂和增添设备的情况下,设计出了循环两段“C-TS”、预强渗脉动“PS-P”及双重量“DB”快速渗氮新工艺。新工艺省时节能,节约原材料,渗氮效果良好,已成功地用于生产并取得了明显的经济效益。新工艺不仅适用于38CrMoAlA渗氮专用钢,还适用于42CrMo、40Cr、30CrMnTi、23Mn3V2Al等材料,应用前景十分广阔。     

基于Bayes方法的小子样可靠性分析

少量数据的可靠性分析与评定一直是工程实践中的技术难题之一。Bayes方法可以融合多种验前信息,并结合现场数据,从而对少量数据作出有效的参数估计。针对多种验前信息的综合应用问题,引入支持向量机(support vectormachine,SVM)理论对不同来源的信息在验前分布中的权重分配策略进行研究,提出一种新的信息融合思路。并在此基础上,提出基于Bayes理论的威布尔分布的小样本参数估计方法。最后,运用实例对Bayes方法和传统的参数估计方法进行对比分析。     

独立公理在多目标优化设计中的应用研究

将公理设计理论引入优化设计中,阐述基于公理设计的优化设计思想,提出基于独立公理的多目标优化设计方法.通过确定主要的设计参数,将设计参数按无耦合设计的形式分组,生成函数依赖关系表,依照一定的次序对各目标函数进行优化,并给出基于独立公理的优化设计流程.实例结果表明,该方法简便可行,可为圆柱螺旋压缩弹簧以及其他产品的设计提供一种新的方法.     

有限元的神经网络计算方法研究

根据有限元总刚矩阵经修正后具有正定性的特点以及弹性体位能函数的具体形式，提出一种新的神经网络有限元计算模型，即模型中神经网络的能量函数与有限元的优化目标函数相等，从而避免由于神经网络自身结构的原因而带来的计算误差。同时，避免采用基于模拟退火算法等随机神经网络优化计算方法时求解结果的随机性和设定初始退火温度To、内循环次数判据、最终停止判据等人为因素的影响。理论分析和计算机仿真表明，文中提出的方法可靠、有效。     

组合夹具结构设计自动化系统研究

在广义映射原理指导下,开发了支持“top-down”风范的组合夹具设计自动化软件系统。在对零件夹持特性分析基础上,提取夹具需求信息,建立了组合夹具的功能要求集合,并对组合夹具功－构映射关系进行了全面分析,对组合夹具概念结构实施多方案重构,并进行了实例验证。为夹具结构设计自动化软件系统的开发探索出一条新的途径。     

含裂纹板断裂韧度厚度效应的理论研究

从理论角度对断裂韧度厚度效应进行研究。在线弹性断裂力学与含裂纹板的二维位移场的基础上，给出分离变量型的具有待定函数的三维位移场的表达式，进而通过几何方程与物理方程获取三维应变场和三维应力场。进一步，通过虚位移原理，使用变分方法建立待定函数所应满足的支配方程与边界条件，从而确定待定函数。基于上述分析，建立一个断裂韧度与试样厚度关系的理论表达式。最后通过两种试验材料LY12CZ（L-T）与TC4（L-T）进行验证。     

基于广义特征的零件信息模型研究

针对并行工程的需求,基于广义特征和ＳＴＥＰ标准建立了零件信息模型,并在Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ软件二次开发的基础上,实现了一个基于特征的ＣＡＤ系统,该系统可实现自动特征识别。基于所建立的零件信息模型,系统可自动生成ＳＴＥＰ文件,为设计的后续过程提供丰富的零件信息,便于实现ＣＡＤ与后续过程的集成和并行。利用建立的零件信息模型,实现了ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＤＦＭ的信息集成。     

APPROACH ON INTELLIGENT OPTIMIZATION DESIGN BASED ON COMPOUND KNOWLEDGE

A concept of an intelligent optimal design approach is proposed, which is organized by a kind of compound knowledge model. The compound knowledge consists of modularized quantitative knowledge, inclusive experience knowledge and case-based sample knowledge. By using this compound knowledge model, the abundant quantity information of mathematical programming and the symbolic knowledge of artificial intelligence can be united together in this model. The intelligent optimal design model based on such a compound knowledge and the automatically generated decomposition principles based on it are also presented. Practically, it is applied to the production planning, process schedule and optimization of production process of a refining & chemical work and a great profit is achieved. Specially, the methods and principles are adaptable not only to continuous process industry, but also to discrete manufacturing one.     

负刚度理论及其应用的研究

本文探讨了机械加工中产生负刚度的理论条件。得出了大小不等的双刚度轴的存在是产生负刚度的基本条件。并通过理论计算与实验,提出利用从负刚度到正刚度的变化区来提高机械加工精度的有效措施。     

基于模态和刚度的车门轻量化研究

以某车型左前车门为对象,将拼焊板与自适应响应面法相结合的方式应用于车门部件厚度优化进行轻量化研究.在Hyperworks中建立车门有限元模型,并对其进行模态、刚度分析.利用Hypermesh共节点模型模拟激光拼焊技术,将原点焊车门内板前、后部采用拼焊板方式连接进行优化设计.通过灵敏度分析,选取部分板件在HyperStudy中采用自适应响应面法对车门进行优化设计.优化后的车门相对原车门质量下降了6.01％.并对优化后的车门重新进行模态和刚度分析,验证了拼焊板和HyperStudy优化方法对车门轻量化研究方法的可行性.