发动机活塞传热的三维无网格法模拟及试验验证

利用三维光滑点插值无网格法(FS-PIM)建立了发动机活塞三维传热分析的计算模型,在FS-PIM中引入广义梯度光滑技术对协调梯度场进行修正;详细推导了活塞传热的三维无网格离散控制方程,并编写无网格法FORTRAN程序模拟了活塞的三维温度场。引用活塞温度的硬度塞法测试结果,对三维无网格法活塞温度计算结果进行对比验证,发现在复杂几何结构和混合边界条件传热问题中,其计算结果与有限元法、试验测试等结果吻合得较好,而且在相同节点布置和传热边界的前提下,无网格法的计算精度比传统有限元法高,更接近试验结果,说明计算模型是高效可行的。此外,FS-PIM法无需计算形函数的导数,比其他无网格法的计算成本要低,降低了对场函数连续性的要求。     

车用发动机低散热活塞的传热

介绍了车用低散热活塞的研究工作及其结构设计方案,讨论了活塞的三维有限元分析和试验结果,活塞温度场,散热量的计算结果表明,低散热活塞可显著降低散热量,达到设计目的。     

方形活塞发动机模拟器的放热计算

本文使用双区、热力学放热模型来分析独特的方形活塞发动机模拟器气缸中的压力历程,并计算已燃气体质量分数、放热速率、未燃和已燃气体的总体和核心温度。本试验包括火花点火、等离子体射流点火以及产生挤气和不产生挤气的活塞形状等四种情况。最后确定放热模型应用于方形活塞发动机试验要求,修改漏气模型,估算进气充量温度和燃料在气缸壁上的凝聚量。计算结果指出,使用等离子体射流点火器将会使火焰核成长速度变快。使用挤气活塞将导致火焰传播速度加快。     

天然气发动机活塞温度场仿真计算与测试分析

借助ANSYS有限元分析软件对新开发的天然气发动机的活塞进行额定工况点的温度场仿真计算,得到活塞此工况点的温度场分布和疲劳安全系数。同时利用硬度塞法对活塞在整个工作过程中的温度场进行测试分析,验证仿真计算结果的可靠性。仿真计算结果表明,活塞最高温度为316.4℃,位于燃烧室顶部,疲劳安全系数大于1。设计的活塞满足天然气发动机的工作要求。     

中速发动机活塞的开发技术

本文探讨了四冲程中速发动机现行活塞结构中的薄弱环节，并提出用于克服该薄弱环节的设计特点，分析方法和开发技术。     

压缩天然气发动机活塞开发

总结了过去一段时间内压缩天然气发动机活塞设计开发经验,通过对压缩天然气发动机的使用情况和特点分析了天然气发动机活塞设计需要注意的问题以及相关故障的分析,通过实例介绍了天然气发动机活塞设计开发过程.本文所论述的是重型车用柴油机改造的天然气发动机活塞的开发.     

汽车发动机轻型活塞的研制

1前言 近年来,为了节省燃料,汽油机活塞在设计和研制方面直接向着减轻重量和减小摩擦方向发展。 重量减轻包括断面壁厚减薄、活塞销直径减小和压缩高度（即活塞顶部至活塞销孔中心轴线的距离）减小;在将来的发动机中,减小压缩高度可使相关件的重量减轻和发动机外型尺寸的缩小。相对而言,在裙部设计中具有创新的AE“X”——活塞就体现了前面所论述的重量减轻,并且因此而提供了可能的更进一步的重量减轻。 摩擦减小包括直接和间接两种。关于直接减小磨擦的方法。目前AE集团已有自己的专利产品。     

汽油发动机最理想的活塞

活塞导向部份的设计,必须满足:当活塞受热负荷作用和机械负载变化不均匀时,能使活塞裙部与缸套均匀接触,并能保持磨擦表面有最理想的润滑条件,保证液体磨擦特性的最小油层厚度,这是设计活塞裙部形状的标准。在这些条件下,用液体动力学计算来评价外形的正确性。如果这个问题解决了,则汽油机活塞在热负荷状态下,就能保证缸套与活塞间的间隙选择合理。     

新型冷却腔与填充传热体的铝活塞

缸套——活塞组件的热状态是确定发动机工作能力和使用可靠性的基本要素之一。而活塞则是组件中承受负荷最大的。在为完成发动机的工作过程中,活塞处于非常苛刻的条件下承受极高的热负荷和机械负荷。为了进一步强化柴油机,当平均有效压力P_(mc)和曲轴转速n进一步提高时,降低活塞工作时的温度特别重要。     

柴油机缸内传热计算

传热计算模型中考虑了柴油机气缸内对流、辐射和导热3个方面的传热,在计算缸内传热情况时,气缸内对流传热采用紊流模型,辐射传热采用火焰模型,导热采用周期性瞬态传热模型,并考虑三之间的耦合关系,得到了准确的计算结果。对150HP柴油机进行了计算和试验,取得了良好效果。     

热气机外燃系统换热计算

本文基于液体燃料燃烧化学反应平衡计算，求得燃烧产物温度及组分成份，在此基础上计算燃气物性，从而计算了热气机外燃系统加热管的对流换热系数、辐射换热系数及后排换热管的肋片换热，对燃用空气和液氧两种燃烧情形进行了对比计算，对计算结果进行了分析和讨论，得到了很有价值的结论，为热气机外燃系统结构设计提供了指导。     

汽油机活塞冷却喷射两相流及传热分析

为了深入研究活塞冷却喷射的油束运动发展规律及不同活塞冷却方式对传热的影响,对比研究了3种活塞冷却方案.首先,在稳定的流场环境里对油束进行了验证,保证了后续瞬态强气流条件下喷射计算的准确度.通过曲轴箱内的仿真计算,得到了活塞冷却喷射图像、内冷油道与活塞底面的平均传热系数分布、活塞的温度分布.针对模型A(内冷油道强制冷却+...     

流固耦合仿真技术在发动机稳态传热计算中的应用

为解决发动机传热研究中冷却水与缸套、机体之间的流动与传热问题,将有限元软件中提供的流固耦合仿真技术应用到发动机稳态传热计算中。建立了发动机活塞组-缸套-冷却水-机体流固耦合传热模型,该模型既包括了固体与固体之间的接触传热,也包括了流体与固体之间的耦合传热。同时,零件之间的传热边界条件也变得既简单又合理。以某型号柴油机为例进行了有限元仿真计算,并与活塞和缸套的温度场测量数据进行了对比分析。结果表明：仿真结果与试验测量数据误差较小,应用流固耦合仿真方法可以较好的模拟发动机稳态传热状态。     

排气管路一维稳态热传递计算

本文阐述排气管路的一维稳态热传递。在层流和紊流两种流动状态下,对废气和内管壁的对流换热、以及外管壁与环境的对流换热和辐射换热进行研究,从而获得一维稳态热传递的控制方程。最后讨论各种参数对排气温度和管壁温度的影响,例如,管路直径、长度,管壁周围环境温度等,从而掌握其影响规律。     

内燃机活塞环组的混合润滑模型及其应用

本文给出了描述内燃机活塞环组混合润滑状态及摩擦特性的通用数学模型,并将其计算结果和其它三种润滑模型的结果进行了比较。在混合润滑模型中,由于同时考虑了油膜和表面粗糙凸峰相接触所承担的外载及其与摩擦功的关系,因此可以方便地用于讨论燃烧室采用隔热技术后油膜温度升高对环组摩擦功的影响。此外,文中还对表面粗糙度等的影响作了概要的讨论。     

C系列柴油机活塞凸出量的计算研究

对康明斯C系列柴油机的活塞凸出量进行了计算,使用极限法计算并用DVA计算法优化计算结果,研究了优化后的计算结果和发动机装配线实际测量数据,确定了发动机活塞凸出量的最佳尺寸范围。     

建筑墙体动态传热计算模型研究

根据电路原理和克希荷夫电流定律,提出了一种计算建筑多层墙体的非稳定传热的热流网络模型3R2C仿真模型,该模型可用于模拟和分析多层围护结构非稳定传热。该方法简单,易于编程实现,且比较和验证的结果表明这种模型在计算建筑围护结构非稳定传热时速度快、精度高、结果准确可靠。     

柴油机放热规律在数值计算中的应用

柴油机缸内燃烧过程的模拟是柴油机工作过程模拟的基础,燃料燃烧放热规律决定了缸内压力变化和能量转换的过程,进而影响整个燃烧过程。笔者以TBD234V12增压中冷柴油机为母型机,根据热力学第一定律,利用MATLAB语言编制了柴油机实测示功图反算放热率的程序,计算出燃烧放热率,以此作为已知数据进行工作过程计算,为柴油机工作过程和燃烧过程的研究提供了更为真实准确的燃烧放热规律。同时,利用三韦伯曲线来模拟缸内的放热规律,在达到同样柴油机综合性能指标条件下,分析二者的共同点与不同点。