车载紧凑式换热器高效轻质的性能优化研究

针对当前车载锯齿型板翅式换热器在某新型车辆有限空间内传热与流动阻力性能不足、整机质量大的问题,提出了一种车载锯齿型板翅式换热器的优化方案。首先,对4种具有不同翅片参数的空气-水车载锯齿型板翅式换热器进行了实验测试,探究了已有换热器的传热与流动特性;然后,基于实验数据构建了锯齿型翅片通道的三维数值计算模型,获得了适用结构参数范围更加宽泛且拟合精度良好的换热器流动换热关联式,同时基于换热器几何结构获得了整机质量计算模型;最后,结合非支配排序遗传算法(NSGAⅡ)以及传热与流动阻力综合性能评价图,开展了车载锯齿型板翅式换热器关键翅片结构参数的多目标优化研究,给出了综合性能优异的换热器结构参数。结果表明:优化后锯齿型板翅式换热器的阻力系数降低了14.3%,综合性能评价因子增加了10.7%,整机质量减少了18.2%,实现了换热器高效轻质的优化目标。所提车载锯齿型板翅式换热器优化方案,对提升其综合性能与降低制造成本具有参考价值。

封闭空腔中多相流振荡传热特性的数值模拟

振荡强化传热在内燃机活塞和气门中得到广泛应用,但是其热量输运机理了解还不够深入,目前仍然主要基于经验进行活塞和气门冷却结构的设计,这无疑使得系统传热量难以准确确定。采用CFD动网格技术和VOF多相流模型,对封闭空腔中填充部分冷却介质的振荡传热进行了数值计算,分析了对流传热系数随转速、冲程以及填充率的变化规律。结果表明:振荡能够明显地强化传热,转速是影响振荡强化传热的主要因素,强化传热的效果随着转速以及活塞冲程的增大而增强;当冷却介质填充率在30%～60%范围内时,强化传热效果明显,但当冷却介质填充率超出此范围时,传热效果变差。分析结果对内燃机活塞及气门的冷却设计具有指导意义。

活塞开式内冷油腔振荡流动传热特性研究

采用商用软件FLUENT的动网格技术和多相流模型对某活塞开式内冷油腔中的振荡流动特性与传热特性进行了模拟研究,揭示了机油通过率、充油率和换热系数随转速、冷却机油流量的变化规律.结果表明：机油通过率在60％～80％左右;机油填充率与转速和机油流量密切相关;内冷油腔平均换热系数随转速的提高而迅速增大;油腔中机油填充率过多或过少都会导致换热性能的下降.选取50％的机油填充率,可在保证活塞振荡传热效果的前提下,降低了冷却喷嘴的机油流量.

排气歧管热负荷仿真与试验研究

为某发动机排气歧管建立流固耦合模型,以进行热负荷仿真分析,模型中考虑了辐射换热和材料的非线性;同时在台架上对排气歧管进行了温度场和应变测量。仿真与测试结果表明,排气歧管汇合处的温度最高,部分区域发生了塑性变形,塑性应变最大位置与发生断裂破环的危险区域相吻合。

装甲车辆动力传动总成热平衡台架试验研究

以某装甲车辆为例,进行了动力传动总成热平衡台架试验,结果表明:相同挡位时,随着发动机转速的提高,发动机出水温度随之降低;变速器3挡时,液力变矩器为液力工况,动力传动总成生热量较大,发动机出水温度和排气百叶窗出气温度明显高于4挡、5挡.台架试验与整车道路试验相比,前者试验条件、试验工况更加严苛,但是两者数据的一致性证明台架试验方案合理可行.

基于一三维耦合的装甲车辆冷却系统高原环境适应性研究

建立了车辆冷却系统CFD模型和一维性能仿真模型,采用一三维顺序耦合计算的方法,研究了高原环境对车辆冷却系统性能的影响.结果表明,随海拔的升高,流经冷却系统的空气质量流量下降相当明显,且4 500 m海拔下的冷却系统空气质量流量仅为海拔0 m下的65%.海拔在3 000 m以下时,冷却系统散热量下降不多;超过3 000 m后,系统散热量剧烈下降,4 500 m海拔下的散热量仅为平原下的82%左右.研究结果对于车辆冷却系统的高原适应性设计与改进具有指导意义.

基于CFD的活塞振荡冷却的流动与传热仿真研究

由于柴油机热负荷不断提高,必须要对活塞进行有效冷却。应用计算流体动力学(CFD)方法对活塞的振荡冷却瞬态传热进行了仿真分析,得到了不同转速下冷却油腔的机油填充率以及壁面换热系数等随曲轴转角的变化规律。研究结果表明,随着发动机转速的提高,冷却油腔内的机油填充率下降,但是壁面换热系数却有所提高;机油的振荡冲击对冷却油腔顶部和底部的强化换热明显高于侧壁。此结果可为活塞有限元分析提供热边界条件,在活塞概念设计阶段为活塞的优化设计提供依据。

基于气泡的缸盖水腔沸腾传热仿真研究

从气泡核化条件及沸腾起始点要求出发,提出相变判定条件,从而准确界定沸腾区域.基于沸腾均相流计算模型框架,建立了沸腾传热数值计算模型,并利用Robinson实验数据对该计算模型的准确性进行了校核.利用该数值模型对缸盖温度场进行了预测,与实机测温结果进行实验比对,证明新沸腾数值模型计算结果更接近实机测试温度,火力面测点最大误差不超过7%.

缸盖沸腾冷却气泡控制的研究

基于沸腾气泡消失过程的可视化试验研究,提出了气泡消失假设,根据能量方程和变形分析建立了气泡消失数学模型并经试验验证。根据缸盖内流场特征和沸腾气泡特点提出气泡消失控制方法,以避免气泡对节温器等部件造成损害。根据核化理论提出气泡聚合抑制方法,缸盖应避免铸造砂眼。

基于光谱分析的重载车辆变速箱可靠性评估方法研究

润滑油光谱分析是变速箱磨损状态监测的重要手段。以某重载车辆变速箱台架试验中润滑油原子发射光谱分析得到的元素成分含量检测数据为基础,通过相关性分析和磨损机理分析确定了能够反映整机磨损状态和失效特点的金属元素,并对补油、换油后的光谱检测数据进行了修正,将变速箱试验过程中特征金属元素的含量随试验时间的变化规律表示为线性函数的形式。然后,综合考虑检测数据的时序规律与离散性,利用不同时刻光谱检测数据的正态分布均值和标准差进行变速箱可靠性评估,进一步讨论了失效阈值对可靠性评估结果的影响。研究表明,重载车辆变速箱润滑油中的Cu元素浓度与其他金属元素浓度的相关性较高、绝对值较大,既能够反映变速箱整体磨损状态,又便于检测,利用多个试验样本的润滑油Cu元素浓度光谱检测时序数据,可以对重载车辆变速箱进行可靠性评估;若失效阈值取定值,则失效阈值越大,同一时刻变速箱的可靠度越高;若失效阈值取随机分布,则失效阈值的离散度越大,可靠度随时间延长而降低的趋势越缓慢。当可靠度R大于0.9时,失效阈值的均值对可靠性评估结果的影响十分显著,同一时刻变速箱的可靠度随失效阈值标准差的增大而降低。将光谱分析与概率统计学结合进行变速箱可靠性评估方法研究,扩展了光谱分析技术的应用范围,具有创新性。

无人装甲车辆散热技术发展趋势

坦克装甲车辆无人化、智能化的快速发展,带来了散热技术的变化与更新.电机、控制器、动力电池、电磁悬挂、综合电子信息系统等低温热源的散热需求,使散热系统工作循环原理、部件选型设计和试验验证等方面发生了突出变化,特别是电子风扇、电子水泵、电子节温器、电子冷板等新型部件的技术已成为制约散热系统优良的关键,而智能化散热控制技术将成为无人车辆散热系统的基本特征.

舱体结构对辅机通风散热性能的影响

辅机作为车辆的附属供电设备,其散热性能的好坏直接影响车辆用电设备能否正常工作.为了提高某车辆辅机的散热性能,提出了给辅机的舱体加装隔板的改进方案,并采用CFD方法对该辅机舱内部通风性能进行了仿真分析.然后对原始方案、改进方案、加装排风扇的方案分别进行了台架加载试验.试验结果表明:给舱体加装隔板后,舱内气流组织趋于合理,进排气口处的风量增加了9%,加装隔板后的方案设计是可行的.

平朔模式——先进的管理

安太堡露天煤矿的管理工作,经过平朔公司领导集团的共同卓识,勾划出一幅井然有序的典范性新型露天矿管理模式,被中外专家赞誉为“平朔模式”。 安太堡露天煤矿全部选用国际上的先进技术设备。生产的原煤全部入洗(洗后商品煤年产量约为1195万吨,其中洗精煤940万吨,洗混煤255万吨)。冼煤厂由美国麦克纳利公司负责设计,全套设备由美国引进。现场生产采用美国类似露天煤矿的先进方法。配有工具指挥车、无线电对讲机。

缸盖鼻梁区沸腾冷却参数设计研究

针对沸腾冷却在强化发动机上的应用问题,以Deutz1015和S1110发动机缸盖为研究对象,进行了充分发展沸腾起点与临界热流密度点的标定实验;以气泡在水腔内消失为控制点,提出了气泡排除控制线StC=89×Pe-0.74,形成了沸腾冷却参数设计可行域.从参数设计角度提供了合理规划沸腾热流场的方法,即将沸腾控制在靠近气泡排除线区域,以解决沸腾高效与气泡控制难题.