直线电动压缩机活塞动力特性分析

分析了直线电动压缩机的工作原理及活塞运动特点，推出了理想条件下活塞动力学方程并进行了数值求解；提出了减小电机换向冲击电流的延时通电控制方式，讨论了实现该控制方式的可行性和最佳参数优化。

小型活塞动力无人机螺旋桨选型方法研究

针对小型活塞动力无人机,面向多种飞行性能要求,进行了螺旋桨与飞机、螺旋桨与发动机的匹配分析,提出了基于全机小时油耗量的螺旋桨评价方法。建立了一种评价角度更加全面的定距螺旋桨选型方法,并通过算例进行了验证。同时,得到以下结论:对于定距螺旋桨,在迎角、俯仰角固定的定直飞行中,若忽略飞行过程中飞机重量变化和雷诺数对螺旋桨的影响,其工作点不随高度变化,可始终保持在高效的设计点附近;要降低小时耗油量,不能单纯提升螺旋桨效率,还应降低对应状态发动机的耗油率。

考虑热负荷的船用柴油机活塞动力学性能预测分析

基于设计阶段给定的三种活塞冷态型线进行了多方案动力学计算,确定了冷态型线设计参数,结合三维有限元方法进行活塞组件热负荷分析,得到了活塞热变形并对型线进行修正,完成了热态下活塞动力学性能分析。通过对比分析考虑了活塞冷、热态型线差异的动力学分析结果,筛选出最优设计参数并最终确定了活塞型线。所设计的活塞通过实机1 000h试验考核,拆检结果表明运行情况良好。

泄漏间隙对微自由活塞动力装置做功能力的影响

基于微自由活塞动力装置(micro-free piston engine,Micro-FPE)的单次压燃过程,建立考虑自由活塞与燃烧室壁面泄漏间隙的物理数值模型;比较试验与模拟结果,验证泄漏间隙模型的正确性。在此基础上通过数值计算,研究分析泄漏间隙对Micro-FPE做功能力的影响。数值模拟结果表明:与无泄漏间隙比较,合适的泄漏间隙能够提升Micro-FPE的做功能力;存在某一个特定的泄漏间隙能使Micro-FPE的做功达到最大值。针对输出功率为100W的Micro-FPE直径3mm的微小燃烧室,在文中的计算条件下,当径向间隙为2μm时,Micro-FPE的指示功高于无泄漏间隙情况;但当径向间隙进一步增加,Micro-FPE燃烧压力升高率减小,做功能力下降;存在临界径向间隙δcrit,大于该临界径向间隙值时Micro-FPE无法着火燃烧及对外做功。

自由活塞斯特林发动机动力活塞气体作用效应

为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机动力活塞的运行特性,找到提高自由活塞斯特林发动机效率的方法,对配气活塞固定不动时的动力活塞的气体作用效应进行了理论分析,并设计了动力活塞的单独运动实验,在此基础上提出了动力活塞自然频率的计算公式。研究了压缩腔压力波超前与滞后动力活塞位移两种情况下动力活塞受到的气体力的作用情况,采用旋转矢量法阐述了气体力的作用机理。当压力波超前或滞后活塞位移小于90°时,一部分气体力发挥了气体弹簧的作用,使系统自然频率增大;当压力波超前或滞后活塞位移大于90°但小于180°时,一部分气体力发挥了惯性力的作用,使系统自然频率减小,且热源温度越高,系统的自然频率越大。利用本实验室的一台自由活塞斯特林发动机进行实验,验证了上述气体力作用的效应与规律,利用此理论计算系统自然频率和实验相差不超过2%,使得斯特林发动机成功启动。

基于矿井的活塞风动力效应数值模拟

为了研究矿井巷道内活塞风动力效应的影响因素及其影响作用,采用标准k-ε湍流模型对矿井巷道内矿车运动时的气流状态进行数值模拟,得到不同条件下矿车运行时巷道内风流速度场和压力场分布特征和变化规律。

矿井立井提升设备活塞风动力效应研究

为了研究提升设备运行时产生的活塞风动力效应,基于传统流体力学理论,运用流体力学软件FLUENT建立二维RNG k-ε湍流模型,对提升设备在不同运行状态下井筒内的压力场和流场进行模拟。模拟研究结果表明,提升设备在立井内运行时,立井内活塞风动力效应与相对速度密切相关;提升设备逆风运行时比顺风运行时立井内的活塞风动力效应变化剧烈,且随相对速度的增大,立井内最大风速和最大压差在增大,立井内活塞风动力效应变得更加剧烈。

活塞环动力学数值模拟计算及试验研究

内燃机活塞环的密封主要影响漏气量和机油消耗量,这种封闭效应是通过作用在环的上部和背部的气体力而获得的。垂直敲击振荡产生的惯性力和活塞二阶运动的剪切力也对环的封闭效应产生影响。活塞和环的动力学模拟解决了该非线性问题,并且对活塞二阶运动、轴向环运动和第二环岸压力的相互影响进行了预测。本文通过建立某六缸柴油机在几种运行工况和活塞环尺寸方案下的气缸体动力学模型,介绍了预测机油耗的模拟方法,研究了边界条件和参数调整对活塞环运动和气体渗透的影响。

基于动力学模拟的汽油机活塞裙部刚度研究

本文通过运用AVL-PR活塞组件动力学分析软件对不同裙部结构刚度的某汽油机活塞进行了动力学模拟分析,研究了活塞三种不同裙部刚度对于活塞二阶运动以及敲击能量、摩擦损失等性能的影响,结果表明:结构B活塞裙部上部、中部和下部刚度相对于结构A分别减小后,裙部摩擦功率损失降低了约26%,结构C活塞裙部上部的刚度相对于结构B增大后,裙部摩擦损失会有所增大;此研究可以为汽油机活塞裙部结构的设计及优化提供参考。

燃气活塞式弹翼展开动力系统内弹道性能分析

为了给某型燃气活塞式弹翼展开动力系统的研制和改进提供理论依据,根据弹翼展开机构的具体结构,考虑展开动力系统与展开执行机构之间的耦合联动关系及弹翼展开过程中的气动负载等,建立了该动力系统的内弹道性能分析模型并完成了性能计算,将计算结果与试验数据进行了对比分析,两者基本吻合。研究结果表明,该模型可为工程实践提供理论支持。

自由活塞动力装置的发展动态

随着世界各国在制定各种严格的车辆排放法,发动机排放技术遇到瓶颈,新型动力装置得到了广泛的关注和大力的发展。本文阐述了两种类型自由活塞动力装置,一种是自由活塞发动机,另一种是自由活塞膨胀机,介绍了其基本结构和特点,其发展历史和研究现状。最后,总结一下两者未来的研究方向和研究重点。

斯特林机动力活塞间隙密封动态特性仿真分析

在自由活塞斯特林机动力活塞间隙密封中,间隙内的气体泄漏会引起工作腔内压力和气体质量的变化,进而影响斯特林机的工作效率。为研究在压缩循环过程中气体泄漏量对压力的动态影响,建立间隙密封长度不变、间隙密封长度单侧变化和间隙密封长度双侧变化3种不同的间隙密封物理模型,采用时间推进法,分析求解不同形式的密封对泄漏量的影响。结果表明:间隙密封在启动阶段时单向泄漏量最大,随着时间的推进,泄漏量逐渐减小后达到稳定,间隙密封长度不变的模型相较于其他2种模型的单向泄漏量最少。基于间隙密封长度不变的模型,分析气膜厚度、背压、密封长度对泄漏量的影响,对气膜间隙和背压进行优化设计。结果表明:气体质量的泄漏随气膜厚度和背压的增加而增加,随活塞长度的增加而减小;当气膜间隙为20~30μm,活塞长度为10~15cm,背压在3~5 MPa时,间隙密封泄漏量在3%以内,符合动力活塞间隙密封的设计要求。分析结果为自由活塞斯特林机动力活塞间隙密封提供了设计依据。

考虑活塞环组动力学的船用大功率柴油机组合式活塞温度场预测

通过建立柴油机组合式活塞的3D有限元模型,以文献中参考机型的实测缸套温度为温度边界条件,根据相应经验公式取得各换热区的对流传热系数,对新设计船用大功率柴油机组合式活塞进行温度场预测,并将计算所得到的温度场与参考机型实测温度场进行对比。为使得仿真计算更接近实际情况,考虑了活塞环组运动对传热系数的影响。计算结果表明:所得的温度场与相似机型实测温度场分布规律类似,可以为新设计发动机的热负荷试验提供指导。

基于Fluent的矿井活塞风动力效应研究

采用标准k-ε湍流模型对矿车运行时巷道内的气流状态进行Fluent数值模拟,得到不同影响因素下矿车运行时巷内风流的变化规律。模拟结果表明,随着相对速度的增大,巷内活塞风动力效应都在增强,且逆风比顺风行驶时变化更剧烈;随着巷道阻塞比的减小,巷内的活塞风动力效应越来越不明显,巷内的损耗功率随着车速和矿车压差阻力的增大而增加。

活塞销偏置对非道路柴油机振动与噪声的影响研究

基于发动机活塞运动方程及柔性多体动力学理论,运用模态综合方法对机体和曲轴进行模态缩减,建立了活塞动力学计算及整机多体动力学仿真模型,通过模态试验对有限元仿真模型的准确性进行验证。仿真分析了不同活塞销偏置量对活塞动力学及发动机振动噪声的影响规律,结果表明:随着活塞销负偏置量的增加,压缩上止点附近的活塞敲击时刻提前,敲击能量逐渐减小。不同活塞销偏置方案下,发动机机体、汽缸盖罩、油底壳、齿轮室罩及飞轮壳均在二阶谐次下振动较剧烈,当活塞销偏置-1.6 mm时,振动最剧烈。随着活塞销负偏置量的增加,各部件表面辐射声功率级先减小后增大,在1/3倍频带500~1250 Hz中心频率的表面辐射声功率级较大,活塞销偏置-0.4 mm时声功率级最小。综合活塞动力学、振动及噪声特性的分析结果,此发动机的活塞销负偏置设计值应取0.4~0.8 mm最好。

内燃机缸压调整后活塞的优化设计

针对某柴油机试验后出现活塞火力岸及缸孔拉伤失效问题,使用AVL EXCITE Piston&Rings软件建立了活塞组件动力学分析模型,对活塞2阶运动进行研究,并针对不同活塞销孔偏心、裙部及头部型线优化方案进行对比,得到了最优的改进方案,并成功解决活塞及缸套拉伤失效问题。当活塞热负荷增大或2阶运动动作幅度增大时,应适当加大火力岸的直径缩减量,这样对预防火力岸和缸套发生接触有利。

活塞环组机油消耗分析及改进设计

为了降低某柴油机机油消耗和寻求改进措施,采用数值仿真分析和试验相结合的方法,对该发动机活塞环组窜气量和机油消耗特性进行分析研究.建立该发动机活塞环组动力学及机油消耗(LOC)预测模型,并通过试验数据对模型进行标定.指出通过各环岸及环槽间的压力、活塞环的轴向运动,来判断导致机油消耗增大或减小的原因,并用于指导改进设计工作.另外,研究各环岸与气缸壁之间的间隙对机油消耗的影响,对该发动机活塞型线和活塞环进行改进设计.改进前后对比试验结果发现,改进后机油消耗明显改善,仿真结果和试验结果变化趋势一致.

燃气发动机压缩机动力缸积碳危害及清除

分析燃气发动机压缩机动力缸及动力活塞组件积碳的形成因素,指出积碳的危害,提出清除积碳的方法以及如何防止积碳。

某发动机活塞环组结构对润滑油消耗的影响分析

建立了某增压直喷汽油发动机活塞环组动力学及机油消耗预测模型,研究分析了发动机活塞环组机油消耗特性。同时,对活塞环组主要设计参数进行了趋势性分析,并针对耐久后高转速下机油耗高的问题进行不同的方案对比,最终得到最优方案,并通过试验验证解决了问题。