近似模型拟合下的排气系统轻量化设计优化

针对排气系统面临的轻量化问题,提出一种近似模型拟合下的排气系统轻量化设计优化方法。以某乘用车排气系统为例,建立有限元模型并通过模态分析方法验证该模型的可靠性;结合拉丁超立方抽样法建立关于排气系统重量和性能要求的二次多项式近似模型;以排气系统总质量为优化目标,以系统模态、消声器壳体模态和结构强度为约束,建立充分考虑设计变量不确定性的轻量化优化函数;运用萤火虫算法进行轻量化分析,得到近似模型的最优解并代入有限元模型,确认结果可靠性。运用该方法,在保证排气系统性能要求的前提下,乘用车排气系统降重率可达22.6%,对排气系统轻量化工作具有一定的参考意义。

并联TBCC排气系统稳态与模态转换实验研究

涡轮基组合循环排气系统在稳态工作与模态转换动态过程中性能参数和流场结构的变化规律会对高超声速飞行器总体性能产生巨大影响。为此开展了稳态与动态风洞模型实验研究,测量了喷管模型的流量、六分量力、壁面压力,并拍摄了典型的流场结构纹影照片。采用核密度估计的方法确定了稳态推力系数的测量结果;采用中值滤波结合平滑函数处理的方法获得了模态转换过程的推力系数和矢量角。稳态实验分别固定涡轮通道和冲压通道压比,调节另一通道压比,由于被调节的通道随压比增大从过膨胀逐渐转变为欠膨胀,所以推力系数呈先增大后减小的趋势;双通道喷流干扰产生的桶型激波撞击在涡轮通道上壁面上,改变了壁面压力分布。模态转换动态实验模拟了冲压发动机点火后双通道共同工作加速爬升的过程。在此期间推力系数逐渐减小,矢量角不断增大,且变化趋势与理论分析结果一致;双通道喷流干扰显著改变了冲压通道射流方向。无论是稳态实验还是动态实验,测力结果、测压结果、流场结构纹影照片以及理论分析结果都能互相印证,佐证了实验结果的准确性和可靠性。

排气系统内置全遮挡导流支板红外隐身方案研究

航空发动机排气系统是飞机尾向主要红外辐射源,对排气系统红外辐射的抑制是飞机红外隐身水平提升的关键。为解决末级涡轮转子红外辐射强且难抑制的突出问题,实现直流道发动机排气系统红外隐身水平的突破,本文提出一种涡轮后全遮挡导流支板概念结构,并通过数值仿真分析应用主动冷却与隐身材料措施的全遮挡导流支板红外隐身方案对排气系统的红外抑制效果。研究结果表明,本文设计的全遮挡导流支板使得末级涡轮的红外辐射贡献降低至0;壁面冷却是全遮挡导流支板最有效的红外抑制措施,平均温降300K时,最大红外辐射降幅达40.46%;处于复杂辐射环境中的全遮挡导流支板的红外抑制方案设计最优途径为在壁面冷却降温状态下进行表面发射率优化设计。

某车型排气系统隔振性能及优化研究

为提高某车型排气系统隔振性能,用HyperMesh软件构建排气系统有限元模型并对其进行隔振性能分析,经测试分析发现其传递力过大,通过重新设定将各个吊耳传递力之和及其标准差作为优化目标一;将各个吊耳静态位移之和与预载力标准差作为优化目标二。在HyperStudy软件中通过拉丁超立方采样并进行试验设计(Design of Experiments,DOE),以进行变量筛选,最终确定以6个吊耳的Z向动刚度作为设计变量,并构建响应面模型,用多目标遗传算法(Multi-Objective Genetic Algorithm,MOGA)得出最优的吊耳动刚度值。将最优的吊耳动刚度值代入排气系统有限元模型进行分析,结果表明优化目标均有所提升。最后,将实际生产的吊耳装载后在实际道路上进行测试,试验结果表明,隔振率均大于20 dB,与有限元结果相同,符合生产设计要求。

某车型排气系统模态及挂钩性能研究

排气系统的振动通过挂钩和悬架传递到底盘和车身,从而影响汽车的噪声(noise)、振动(vibration)和声振粗糙度(harshness)(统称为汽车的NVH)。因此,对车辆在行驶过程的排气系统进行振动分析十分重要。本文主要对排气系统的约束模态、自由模态下挂钩的1阶模态以及动刚度进行分析。其分析结果是根据某公司所给定估其性能,通过优化前后对比可得出,优化后的挂钩在数值上符合设计要求。

某商用车排气系统车身悬挂点强度分析及优化设计

排气系统车身悬架点强度不足严重影响排气系统的运行状态,从而影响整车的行驶稳定性和舒适性。本研究将有限元分析与有针对性的强度改进相结合,用以解决某品牌商用车排气系统车身悬架点强度不足的问题。首先建立排气系统有限元分析模型,基于12种工况进行有限元仿真计算,准确评估系统在各种工况下的性能。随后进行受力分析和计算,制定优化解决方案,改善系统悬架的薄弱环节。最后通过仿真实验和实际应力测试验证改进的有限元模型。实验结果表明,优化后的排气系统的车身悬挂点强度显著提升,所受最大应力由556.8 MPa降为268.4 MPa。

双S弯排气系统雷达吸波涂层应用的仿真计算

针对双S弯排气系统的雷达吸波涂层应用,采用弹跳射线法计算并分析了双S弯排气系统的散射源分布、涂覆雷达吸波涂层后雷达散射截面(RCS)缩减效果,以及雷达吸波涂层涂覆部位对双S弯喷管排气系统散射特性的影响。结果表明:典型双S弯排气系统的电磁散射特性存在明显的极化差异,其散射源主要分布在排气腔体终端结构、弯曲流道和喷管出口处,在相应部位涂覆雷达吸波涂层后在X波段、Ku波段的RCS减缩为78.0%、72.2%;在双S弯喷管排气系统中弯曲流道是强散射源之一且对总RCS贡献较大,在该位置涂覆雷达吸波涂层可有效降低排气系统的RCS;根据不同的涂覆方案,在X波段和Ku波段对应的RCS缩减分别为56.9%~78.0%、49.5%~72.2%。

飞机辅助动力装置进排气系统匹配性研究

辅助动力进排气系统性能是辅助动力系统设计过程中面临的关键工程技术问题。本文对飞机辅助动力装置进排气系统简化后进行三维流动数值仿真,分析了不同工况下飞机辅助动力装置进排气系统对辅助动力装置性能的影响。研究表明:在地面工况和高空飞行工况下,两侧开门式辅助动力装置进排气系统可以满足辅助动力装置进排气流量及总压损失需求,不会对辅助动力装置在不同状态下的正常起动和工作产生影响。

基于自燃防控设计的TR50矿用自卸车排气系统

针对TR50矿用自卸车排气系统出厂结构和工作原理进行深入研究,对其存在的问题进行了分析,并提出了一种有效的改造方案。该方案旨在提高TR50矿用自卸车运行时的安全性能和降低运行时产生的扬尘[1]对环境的影响。首先介绍了TR50矿用自卸车排气系统使用现状和存在的问题,然后阐述了改造方案的具体实施方法,最后通过实验验证了改造方案的可行性和有效性。

基于发动机激励的排气系统振动强度分析及优化

针对排气系统开发过程中振动强度的设计,采用发动机加速度激励作为振动源对某排气系统进行频率响应分析,得到薄弱零件各个频率下的振动应力曲线,结合零件材料性能对最大应力进行评价,根据评价结果对方案进行优化分析,对比优化前后的振动强度,确定了最终优化方案,为排气系统的研发设计提供了一定的参考价值。

船用排气系统现校管的合理布置原则

超大管径船用排气管系中现校管的合理设置,对排气管系的施工质量、施工速度以及材料消耗、人工成本等都有较大的影响。为解决排气系统安装精度问题,方便现场施工,需要合理设置现校管。通过对船舶实际建造中不同处所船用排气管设置遇到的问题进行分析,约定了合理布置现校管的主要原则,以提高排气管的安装效率。

汽车排气系统零部件制造成本分析

在汽车零部件开发过程中,成本优势凸显了产品的竞争力。制造成本是产品成本的基础,也是重要组成部分之一。在产品竞标阶段,制造成本估算对报价前期公司能否获得客户项目有很大影响。介绍了一种汽车排气系统零部件制造成本估算模型,并最终应用于公司的初期制造成本估算中,实现了排气系统零部件制造成本的快速计算,缩短了产品开发周期。

火花熄灭器对柴油发动机排气系统背压影响分析

机动车排气火花熄灭器在安全生产中起着至关重要的作用,在交通运输中确保车辆运输安全和环境安全。火花熄灭器产生的背压过大会导致柴油发动机效率降低,为了提高柴油发动机的工作效率,采用理论和实验相结合的方法,以非一体型机动车排气火花熄灭器为研究对象,通过计算非道路机械车辆中的柴油发动机配带火花熄灭器后,排气系统背压系统的相关参数,分析后装火花熄灭器对柴油发动机的影响。结果表明,此方法可以有效避免后装火花熄灭器对柴油发动机排气系统影响,减少设备故障,降低维修成本。

柴油发电机组排气系统安装工程设计

随着国民经济的不断发展及高可靠性供电的需求,柴油发电机组在各行业中的使用越来越普遍。作为交流备用电源或应急电源,除要求发电机组自身应具有优越的机械和电气性能外,满足现场安装要求、科学合理的安装设计也必不可少。特别是在排气系统安装、噪声治理方面,涉及流体力学、热工、声学等多门学科,其理论研究深度和算法实现难度都较大,相关降噪技术的研究仍然不成熟,难以满足实际工程应用需求。现对柴油发电机组排气系统安装及噪声治理进行研究,主要包括柴油发电机组排气系统压力损失、消声降噪量计算,排气系统安装及降噪工程相关问题的分析,从而明确施工标准、简化施工工艺和提高工程质量。

基于仿真和试验的排气系统螺栓断裂问题研究

针对某牵引车排气系统螺栓断裂故障问题,结合试验与CAE仿真提出了解决方案。通过模态和振动试验,确定螺栓断裂故障是由于排气系统固有频率与发动机常用转速的激励频率相吻合导致,提出从排气系统质量分布、波纹管位置以及支架结构等方面进行改进的方案。CAE仿真分析结果表明,优化后系统固有频率明显提高且避开了发动机常用转速的激励频率。试验验证表明,该方案提高了排气系统的可靠性,具有可行性。

晶圆制造工业厂房二次配工程排气系统设计研究

文章以晶圆制造工业厂房二次配工程排气系统设计为核心,结合长江存储基地项目实例进行研究。该项目洁净室规模大,机台数量及种类繁多,故二次配工程排气种类复杂,质量要求也比较严格。文章探讨了晶圆制造工业厂房二次配工程排气系统的路径设计、负载设计、材质设计、连接形式设计、排液设计、施工管理设计、运行风压平衡调试等要点,并列出了相对应的实践方案。

涡扇发动机二元排气系统推力与红外特征多目标型面优化设计

以涡扇发动机二元排气系统为例,以排气系统推力系数、3~5μm波段正尾向红外辐射特征为优化目标,以窄边探测面30°和宽边探测面90°方向的红外辐射特征为约束,以喷管喉道宽高比、喉道型面半径比、收敛半角和扩张半角为优化变量,在发动机地面军用动力状态,研究排气系统推力与红外特征的多目标型面优化设计。在设计过程中,基于正交试验法确定初始样本点,建立排气系统推力系数、红外辐射特征与设计变量间的RBF代理模型,采用自适应模拟退火算法对代理模型进行分析求解。结果表明:多目标优化方法可应用在排气系统推力与红外特征的兼容设计上,并可取得一定的效果,相比基准二元模型,仅通过型面设计,多目标优化后排气系统推力系数提高了5.3%,在正尾向的无量纲积分辐射强度降低了17%。

分开排气系统特性校准试验研究

飞行试验时,采用燃气发生器法间接获取航空发动机飞行推力。为提高飞行推力计算精度,需准确获取航空发动机排气系统特性。采用某大涵道比分开排气系统缩比模型开展了实验室校准箱吹风试验及数值模拟研究,结果表明:采用实验室校准箱吹风试验、数值模拟获取的单独内涵喷管特性趋势一致、数值接近,最大内涵喷管压比为1.44时,喷管流量和推力偏差分别为0.73%、0.18%;通过试验和数值模拟获取的内外涵分开排气系统特性趋势一致、数值接近,最大外涵喷管压比为1.46时,喷管流量和推力偏差分别为0.64%、0.18%;对大涵道比分开排气系统物理模型与几何模型进行合理简化后,试验和数值模拟获取的分开排气系统特性偏差满足工程精度要求。

加力隔热屏及中心锥冷却对二元收扩排气系统红外抑制效果数值分析

针对涡扇发动机二元收扩(2D C-D)排气系统,数值探究了加力隔热屏与中心锥气膜冷却对热部件温度的影响,并揭示了冷却措施对排气系统的红外抑制作用以及随之引起的推力系数变化。结果表明:对加力隔热屏开气膜孔可有效降低隔热屏温度,其峰值最大降低10.3%,且加力隔热屏结构、气膜孔倾角不同均会影响内外涵流量分配;加力隔热屏气膜冷却主要抑制30°~75°的红外辐射,辐射强度可降低8%~25%,但同时推力系数最高降低5.3×10^(-3)。对加力隔热屏与中心锥采取联合气膜冷却后,中心锥表面温度明显降低,0°~10°的红外抑制作用效果显著,辐射强度降幅最高达31.3%,随之引起的推力系数损失不超过3.0×10^(-3)。

不同排气系统对涡轮增压柴油机性能的影响

以某增压中冷柴油机为研究对象,利用GT-POWER软件建立了该增压中冷柴油机工作过程仿真模型,并根据试验数据进行了校核计算.在上述工作的基础上,对增压柴油机的三脉冲排气系统进行了改型设计,建立了MPC排气系统和定压排气系统仿真模型,验证了模型的有效性.通过对三种排气系统的仿真及对比分析,表明MPC及定压排气系统选取合理的较小排气管径能够降低发动机油耗,减弱涡轮进口压力脉动,保证较高的涡轮效率和功率输出;发动机额定工况下,三种排气系统对发动机及涡轮性能的影响存在明显差异,三脉冲系统的发动机性能优于MPC与定压排气系统;发动机中低转速时,MPC系统使得涡轮效率较三脉冲与定压系统有所提升.