某重型车辆空气滤清器在沙漠地区的试验研究

针对某重型车辆传统空气滤清器在沙漠地区使用过程中出现的使用寿命短和效率下降两个问题,研制了一种新型紧凑型空气滤清器.该型空气滤清器由多种过滤元件组成,并被安装到某重型车辆上,完成了压力降、预滤器效率和保养周期等项目的沙漠地区试验,试验结果表明新型紧凑型空气滤清器达到了在沙漠地区使用的技术指标要求.

空气滤清器的设计与计算

本文的题目较大,不可能面面具到详尽论述,作为发动机进气系统,只是其中的一环,本文打算作为《柴油机卡车进气系统的设计及技术条件的确定》一文的姊妹篇。文中提出了空滤设计的前提条件,分别叙述了盆形粗滤器、叶片环、旋流管等各种粗滤器的结构计算;对油浴式空滤器,干式纸质空滤器设计做了介绍,文中列出了有关的标准数据的图表。

空气滤清器流动过程仿真与试验分析

为探明滤纸的材质、尺寸和摺数等各因素对空气滤清器性能的影响规律,以及各因素相互间的耦合作用机制.应用计算流体力学方法对空气滤清器内部流场进行仿真计算,并对仿真模型进行试验验证,试验结果和仿真结果相吻合.采用滤纸夹角作为滤芯结构无量纲参数,评价滤芯结构变化对空气流动、滤清效率及滤清寿命等性能参数的影响.研究结果表明对于星型摺状空气滤清器,流动阻力在滤纸夹角小于3°时增长迅速,滤纸夹角大于5°后无明显变化,滤纸有效过滤面积在滤纸夹角小于3°后急剧减小导致过滤精度降低,滤纸容灰量在滤纸夹角大于4°后迅速增加导致滤清寿命缩短.以仿真与试验结果为基础,提出空气滤芯结构设计参数推荐范围,滤纸夹角应介于3～4°.

空气滤清器的空气动力学仿真及优化

采用多孔介质模型,针对某空气滤清器及其管道的空气动力学特性开展数值模拟,分析空气滤清器及其管道的流动阻力损失和空气滤清器滤芯流动均匀性,并进一步研究采用插入管结构、内置挡板结构后的流动特性。研究结果表明:采用进气插入管结构有效地降低流动阻力损失,降低滤芯流动均匀性,随着插入管长度的增加,流动均匀性呈现降低的趋势;采用挡板结构提高流动阻力损失,降低滤芯流动均匀性。进气插入管入口采用斜截面结构流动阻力略有增加,但可以有效地提高滤芯流动均匀性。

空气滤清器流动阻力与噪声特性的仿真和优化

应用计算流体动力学和声学有限元方法分别对空气滤清器的流动阻力和噪声特性进行了仿真分析。其中还专门研究了滤芯的流阻特性和吸声特性。最后对空气滤清器进行了降噪优化,并重新评估了优化后的空气滤清器的流动阻力特性。

高原环境下某装甲车辆空气滤清器性能仿真分析与试验

高原环境特殊,海拔高、气温低、大气压力低,传统重型装甲车辆空气滤清器设计输入为平原地区大气环境与空气密度,为保证高原使用要求,必须预测空气滤清器总成在高原特殊环境下的工作性能。建立了空气滤清器计算模型,构建三维仿真模型并简化,进行仿真计算,预测了空气滤清器在不同环境下的性能趋势。基于理论研究结论,开展了高原实地空气滤清器系统性能测试。对比分析测试结果与仿真结果,得出模型预测结果与试验结果之间误差可控制在20%以内。

汽车空气滤清器过滤用材料的结构与性能及其新产品研发

为研究汽车空气滤清器滤芯用过滤材料在使用前后的结构变化以及杂质颗粒对其性能的影响,收集了1组规格相同的使用前后的汽车空气滤清器并且取下过滤材料,分别采用SEM、FT-IR、DTA、TG分析过滤材料在使用前后的内部结构变化。同时,研究过滤材料在使用前后的面密度、厚度、透气率、断裂强力及伸长、平均孔径、最大孔径、过滤精度、压降流量的变化情况。结果表明,过滤材料在使用前后的结构及性能均有显著变化,杂质颗粒的存在会对过滤材料的内部结构、物理性能以及过滤性能产生影响。在此基础之上,开发了3种不同的新过滤材料并且将其性能进行比较。

旋转自洁式空气滤清器内部气固两相流场的计算与分析

应用数值计算和性能试验的方法研究旋转自洁式空气滤清器的气固两相流场及滤清性能.采用SIMPLEC方法计算了滤清器叶轮流道中的气相三维紊流流场.采用Lagrange分析方法推导了颗粒的运动控制方程,在计算气相三维流场的基础上,计算了固体颗粒的运动轨迹,预测不同条件下的滤清效率.实验测试了不同几何参数滤清器的滤清效率,分析了不同结构参数对滤清效率的影响.计算与测试结果吻合良好.

空气滤清器的降噪设计与试验

针对某汽车发动机进气噪声频谱特性,对原空气滤清器结构进行改进设计。采用声学计算软件Sysnoise建立了声学有限元模型,利用有限元方法计算了空气滤清器的传递损失,并比较改进前后的消声性能。通过整车进气噪声试验,进一步比较改进前后空气滤清器消声特性。试验结果表明:改进后的空气滤清器使进气噪声声压级有明显下降。

空气滤清器声学性能的改进设计

建立了空气滤清器的声学边界元模型,利用边界元法对空气滤清器的消声特性进行了计算分析。在边界计算的基础上对空气滤清器的声学特性进行了改进设计。改进前后空气滤清器的进气噪声和进气阻力对比试验表明:经过改进的空气滤清器不但具有良好的消声性能,而且进气阻力指标也满足发动机的工作要求。

汽车空气滤清器的模态分析及结构优化

汽车空气滤清器的表面板壳非常薄,高速气流从进气系统流过时将激励薄板结构产生振动,进而辐射出强烈的噪声,提高滤清器结构动态刚度是减小辐射噪声的有效途径,但刚度的提高通常伴随着质量的增加,实际中希望以最低的结构质量获得最大的动态刚度。针对上述问题,建立了空气滤清器的有限元模型,对其进行了模态分析。从前4阶模态分析结果找出了滤清器上下壳体的薄弱环节,然后通过调节上下壳体壁厚及合理布置加强肋的方法进行结构优化。经优化得到了一种壳体壁厚为3.5mm,加强肋厚度为2.5mm的结构优化设计方案。分析结果表明,滤清器的基频从157.1Hz提高到188.7Hz,提高了20.1%。模态测试表明,结构1阶固有频率为184.4Hz,有限元分析误差为2.3%,优化后的结构提高了低阶固有频率,降低了辐射噪声。

汽车空气滤清器的结构分析及优化

汽车空气滤清器在工作过程中由于受到汽车发动机的激励以及高速气流的影响所产生的振动会影响空气滤清器的寿命,导致破坏和疲劳失效.针对上述情况,文中运用HYPERMESH软件对空气滤清器建立了有限元模型,对其进行了模态分析,获得其固有频率,并对体积刚度进行了分析,改进其结构设计;通过改变壳体材料、增加安装点、增加壳体厚度等方法进行了结构优化;对优化后的结构再进行模态分析,发现优化后的空气滤清器的结构提高了1阶固有频率和体积刚度,降低了噪声.

汽车空气滤清器进气阻力分析

为了降低汽车空气滤清器进气阻力,应用计算流体动力学方法建立壳体和滤芯的耦合数值计算模型.利用正交分析方法研究进出气口结构参数对进气阻力的影响规律,总结进气阻力随流量变化的关系式,通过滤芯的流量-压降实验验证数值计算方法的可靠性.结果表明:进气阻力随着流量的增加呈抛物线趋势增加;在额定流量工况下,进气阻力随着出气口面积的增加而减小,负载时最大降幅达到37.2%;进出气口圆角半径越大,进气阻力越小,负载时最大降幅分别达到16.6%和36.2%.

褶型空气滤清器捕集效率及压力损失

为提高空气滤清器的减阻增效,采用计算流体力学(CFD)模拟技术,结合实验测试的方法,模拟计算颗粒在空气滤清器中的运动轨迹和颗粒在滤清器中沉积的分布率,得出颗粒在滤清器中容易沉积的部位.根据捕集效率实验数据,提出过滤介质捕集效率的多元关联计算式.通过建立二维及三维的CFD模型,模拟计算空气滤清器的流场分布和过滤压力损失,其计算机模拟结果与实验测试结果基本吻合.利用已建立的模拟模型,改变空气滤清器结构参数,替代部分实验模拟研究,得出空气滤清器的过滤压力损失与其各自影响因素的变化规律,以及空气滤清器过滤压力损失与其主要影响因素的单因素关联式.利用大量的模拟数据,回归分析提出空气滤清器过滤压力损失与其结构参数的多元关联计算式.

空气滤清器内吸声材料位置研究

室内声学研究证明,在高声压区域布置吸声材料能够有效地抑制低频模式,提高室内的低频声学性能。为进一步提高空气滤清器的消声量,结合该项研究成果,提出通过在空气滤清器模态高声压集中区域布置吸声材料的方法,来实现消声量的增加。采用有限元方法,建立类似于方形箱体的简化空气滤清器模型,得到内部空腔共振模式,发现高声压区域主要集中于腔体角部和棱边,在上述高声压集中区域布置吸声材料,以提高空气滤清器的消声效果,计算结果显示,在中高频传递损失有较大提高,并且优于增加等量滤纸厚度方法。将以上方法用于某型号空滤器设计中,通过空腔的模态分析,发现模态高声压集中区域,并布置吸声材料,传递损失计算结果证明方法合理可行,能够有效地用于实际空气滤清器以提高进气系统消声量。

空气滤清器与进气消声

阐述了发动机进气噪声的形成机理和降噪的对策。根据空气滤清器的结构特点和使用经验及试验数据，说明了空气滤清器就是有效的进气消声器．提出要使进气噪声比发动机辐射凄声低２～３ｄＢ，必须将空气滤清器按不同类型发动机的噪声形成机理，采用相应类型的消声器，才可以获得满意的进气消声效果。

一种矿用车辆自洁式空气滤清器的设计研究

通过对矿用自卸车辆发动机进气系统进行自清洁改进,采用空心杯转子电机作为执行元件,带动滤心转动甩尘,由发动机电脑控制该装置的传感器和执行电机工作,调节所需电机转速,粉尘沉积在排尘口,利用废气引射+气源吹气和主滤清器结构改进共同结合的方式,将粉尘从排尘口排出。仿真分析表明,该装置已达到清洁空气滤清器、提高进气效率的目的,解决了工作在多尘地区矿用自卸车辆的进气系统空滤器经常性堵塞的问题。通过样机实验证明,空气自洁式滤清器使用效率得到显著提高。

高效率空气滤清器过滤性能测试分析研究

空气滤清器是保护内燃机、燃气动力设备及空气压缩设备正常工作的必要进气处理设备,随着对进气空气洁净度要求的提高,原有的空气滤清器过滤性能测试方法已经不适用于评价高效率空气滤清器的过滤性能。分析了计重法测量空气滤清器过滤效率的局限性,并介绍了采用分粒径计数法测量过滤器效率的相关方法。通过对比分析不同测试方法的测试结果,提出采用计重效率和分粒径计数效率结合的测试方法来对高效率空气滤清器的过滤效率进行评价,以获得对其过滤性能全面而客观的了解。

正交设计与响应面法在空气滤清器盖注塑工艺优化中的应用和比较

以空气滤清器盖的体积收缩率为评价指标,采用正交试验法和响应面法对影响装配尺寸的关键因素:熔体温度、模具温度、流动速率、保压时间和保压压力进行注塑工艺的优化。结果表明,正交试验法所得最优注塑工艺为:熔体温度210℃、模具温度50℃、流动速率80 cm3/s、保压时间12 s和保压压力100 MPa,此时塑件的体积收缩率为5.988%;响应面法所得最优注塑工艺为:熔体温度214.91℃、模具温度59.46℃、流动速率80 cm3/s、保压时间12 s和保压压力109.94 MPa,此时塑件的体积收缩率为5.520%;响应面法最优工艺条件下得到的体积收缩率低于正交试验法,并且该方法所得的最优工艺能够生产出满足装配尺寸精度要求的零件。