摘要：针对小型椭圆转子发动机燃烧不充分的问题,运用数值模拟方法,研究了平移距离和燃烧室半径对小型椭圆转子发动机缸内流场、湍动能、燃烧过程的影响。研究结果表明:小型椭圆转子发动机缸内湍动能和流场受平移距离、燃烧室半径、燃烧速度的共同影响,在不同阶段,起主导作用的因素各不相同。在进气初期,平移距离起主导作用;在进气中期,燃烧室半径起主导作用;在燃烧阶段,燃烧速度起主导作用;减小平移距离、增大燃烧室半径,可以提高燃烧速度,增加缸内的湍动能,使火焰传播距离更远,有利于解决在燃烧室两侧狭缝中燃烧不完全的问题;减小平移距离、增大燃烧室半径,可以使更多的燃料在球形燃烧室内燃烧,从而提高燃料利用率、增大放热量、减少碳氢排放;减小平移距离、增大燃烧室半径,可以显著提高燃烧阶段缸内的温度和压力,指示热效率和指示功均大幅提高。当平移距离为0.3 mm时,小型椭圆转子发动机指示热效率和指示功分别为24.48%和14.94 J,与平移距离为0.9 mm时相比,指示热效率和指示功分别提高了58.0%和51.4%。本研究为小型椭圆转子发动机的性能改进和优化设计提供了理论基础与技术支撑。

摘要：为了研究自循环机匣的非定常扩稳机理,针对某型涡轮增压器压气机采用非定常数值计算方法得到了典型工况三维全通道非定常流场。通过对比实壁机匣及自循环机匣压气机在设计工况和近失稳工况的非定常流动特征,探究了实壁机匣在近失稳工况下稳定性降低的原因,并阐明了自循环机匣的非定常扩稳机理。结果表明:实壁机匣压气机上下游非定常扰动分别来自主流叶片和分流叶片间隙泄漏涡,两者相互影响且在同一工况下频谱分布相似、主频相同。其中主流叶片间隙泄漏涡破碎及通道涡的形成是压气机上游非定常脉动增强、堵塞加剧、稳定性下降的主要原因。自循环机匣通过抽吸效应能够有效维持主流叶片前缘间隙泄漏涡稳定性,抑制其破碎,减小高叶高区的流动堵塞,同时能够有效阻碍上下游间隙泄漏涡扰动的相互干扰,从而提升压气机稳定性。

摘要：针对某型柴油机活塞销轴承初始设计方案在试验中出现的磨损问题,开展了活塞换热分析及活塞温度场仿真与试验对标。在此基础上进行热机耦合变形分析,发现活塞销轴承变形不协调是导致此类问题的主要原因。针对活塞销孔轴承进行热机状态型线匹配分析,开展了活塞销孔轴承热机耦合状态下的型线优化设计,通过仿真及试验验证了该型线优化方案的有效性。分析了桶形型线、指数型线及超椭圆型线对连杆小头衬套轴承载荷分布状态的影响,3种型线对比结果表明,指数型线和超椭圆型线可有效地改善连杆小头轴承载荷分布状态。

摘要：随着发动机机械负荷和热负荷水平的不断提升,不仅对材料性能提出更高要求,同时也对设计技术水平提出了更高的挑战。通过对5种采用强化措施的集成方案进行仿真分析对比,得到一种骨架式气缸盖方案为性能最优方案,该方案将螺栓柱、喷油器安装柱、顶板加强筋和火力面作为相互关联的主要承力结构。经热疲劳与机械疲劳可靠性考核试验验证,进一步证实该种承受20 MPa最大爆发压力的铝质气缸盖结构设计是合理的。

摘要：车架是车辆底盘的重要组成部分,起到支撑、安装、联接及导力的作用。其上部安装有货箱、油罐、发动机、变速器等,下部通过悬架与车桥相联,是车辆最主要的受力件。车架的刚度、强度等性能的好坏直接决定着整车的使用寿命及驾驶安全,必须根据使用工况对其进行仿真分析。介绍了从车架建模到有限元分析,其中包含了静态满载弯曲及满载扭转的力学结构分析、动态自由模态及约束模态的力学结构分析。通过分析得出该车架满足结构安全的需要,为提高车架结构性能、设计及优化提供理论依据。

摘要：针对某型车用柴油机机体缝合螺栓存在的断裂问题,研究机体缝合螺栓的失效模式及其失效机理,设计机体缝合螺栓模拟试验装置,进行机体缝合螺栓振动试验,实现机体缝合螺栓断裂失效的复现。在此基础上,研究机体缝合螺栓的可靠性增长措施及其有效性,将改进后的机体缝合螺栓安装在柴油机上进行应用验证。研究结果表明:机体缝合螺栓的失效模式为疲劳断裂,机体缝合螺栓在工作时发生共振是导致其断裂的原因;机体缝合螺栓采取可靠性增长措施后在安装状态下的固有频率得到显著提高,能够有效避免因共振引发的断裂失效。

摘要：采用经单缸机温度和应力测试验证过的流-固热耦合有限元模型,对某型高强化柴油机蠕墨铸铁气缸盖的冷却传热和热机耦合应力进行了计算分析。在此基础上研究了气缸盖火力面热流量、冷却液进口温度和流量等参数对气缸盖温度与热应力的影响,并引入机件热强度系数(C2因子)对气缸盖火力面鼻梁区抵抗热疲劳能力进行了评价。结果表明:C2因子能在一定程度上定量表征气缸盖的热强度,因而可对不同的结构设计方案进行快速定量对比;在高强化蠕墨铸铁气缸盖设计中采用高温冷却的思路,可提高气缸盖鼻梁区的抗热疲劳能力;增加冷却液进口流量能降低气缸盖鼻梁区的温度,但并不利于提高气缸盖鼻梁区的抗热疲劳能力。

摘要：根据发动机的不同状态,设计了共轨控制系统三种控制状态下的控制策略。为加快共轨系统的响应,在控制策略中采用了前馈结合反馈的控制算法,并加入瞬态修正以避免轨压的过度超调。试验结果表明:起动轨压超调量为15 MPa左右,过渡时间7 s,稳态轨压波动0.5 MPa;该控制策略与传统PID闭环相比,瞬态过程可显著减小轨压超调。

摘要：为提升某车用特种发动机变工况热力性能,针对其增压器涡轮,基于纯径向造型设计,开展了非设计工况多目标气动优化。采用单参数分析、最优拉丁超立方取样、Kriging代理模型以及梯度变异混合优化算法构建了涡轮多目标气动优化方法,在不损失涡轮设计工况气动性能的前提下,实现了非设计工况等熵效率和比功率的提升。优化后涡轮在大膨胀比工况点等熵效率提高2.03%、比功率提升2.78%。引入熵产率理论并结合涡轮流场分析,得出气动性能提升的机理:转子入口攻角减小、尾缘附近流动均匀性提升,入口及尾缘附近流动分离改善、高熵产率区域减小,气动损失降低;转子出口相对马赫数降低,余速损失减小,等熵效率提升;叶片吸力面载荷降低,前缘负载荷问题改善,转子整体扭矩增大,涡轮比功率提高。文章为增压器涡轮非设计工况气动优化及流动新机理解析提供了有益参考。

摘要：针对某柴油机连杆小头结构,借助试验设计(DOE)技术,以接触面最大接触压力和支撑圆角最大压应力为评价指标,以衬套应力分布为约束条件,开展连杆小头关键特征参数优化分析,获得最优参数组合。实例分析表明:小头支撑厚度和支撑圆角半径是影响连杆小头运动副变形协调的主要因素。后续通过优化前后结构的EHD仿真及试验对比结果表明:最优参数结构可明显降低边缘接触压力,且接触应力分布更均匀。