活塞内冷油腔两相流振荡可视化模拟

设计并搭建一个活塞振荡两相流可视化模拟试验台,利用3D打印技术还原某型号柴油机的活塞内冷油腔,针对甘油水溶液以及大豆油2种不同的冷却介质,在可视化拍摄流场图像的同时,收集出油数据并计算通过率.研究发现,所采用的试验方法可摒弃喷油飞溅干扰,准确采集出油量数据,获得了清晰可辨的可视化图像.将拍摄结果进行对比分析,并对两相流振荡的流型进行辨识和分类,发现当雷诺数达到20 000以上时,两相流振荡的流动状态会发生明显变化,流动进入强湍流状态.

油膜厚度及气穴形态可视化试验研究

针对外部热流导致的油温变化可能对摩擦副润滑状态产生影响这一问题,设计并搭建外热源摩擦润滑可视化试验台,对润滑油施加热流,在采集温度数据的同时,利用可视化装置测量油膜厚度,并可完成油膜气穴形态拍摄。研究发现,转速、油温等都是影响油膜厚度及气穴形态的重要因素。当转速升高时,气穴形态从宽扁型向细长型转变,而外部热流的施加容易破坏气穴形态,使油膜趋于紊乱并难以辨认。

线接触摩擦副润滑加热实验研究

为探究润滑油在外部加热条件下的润滑能力以及油膜形态的变化情况,采用玻璃盘和金属旋转轴组成存在一定温差的摩擦副系统,搭建了使用激光位移传感器进行油膜厚度测量的可视化试验装置。通过观测不同参数影响下的油膜形态以及摩擦力大小发现,润滑油温度、转速等参数对于润滑油膜的形成及摩擦力有着重要的影响:当润滑油温度升高时,油膜厚度降低,摩擦力急剧增加;当转速增大时,油膜厚度增大,摩擦力减小,但是若转速持续增大,油膜厚度会逐渐趋于一个最大值,摩擦力的减小趋势减缓,甚至最后略有增加。应用这一实验系统,还可拍摄油膜气穴,气穴形态与文献所示非常相似。