内燃机摩擦学评估模型的研究进展

文章结合当前现状,提出了发展内燃机摩擦学评估模型和开发评估软件的意义和作用;从数学建模方法、研究对象、实验验证方案3个方面对当前主要的内燃机摩擦学评估模型进行了归纳总结;并对内燃机摩擦学评估模型在未来发展中可能面临的困难及新的机遇进行了详细地阐述和分析.     

内燃机系统动力学与油膜动力润滑的耦合分析

在进行内燃机活塞－连杆－曲轴系统的多体系统动力学分析中考虑了曲轴主轴承和连杆两端轴承的流体动力润滑作用，建立了内燃机系统动力学与流体动力润滑耦合作用下的动力学分析模型，通过机械系统动力学分析软件AMAMS和自行编写的计算流体动力润滑程序之间的连接调用，进行了系统动力学与流体动力润滑耦合作用下的动力学分析，分析结果表明：在内内燃机活塞－连杆－曲轴系统动力学分析中考虑油膜动力润滑作用后缸体的动态受力峰值降低，润滑油膜的动力耦合具有使缸体各部位受力趋于均匀化的作用，以不考虑油膜动力耦合作用的动力学分析作为设计依据的零部件设计具有过大的安全裕度，在内燃机零部件设计时考虑摩擦学与系统动力学的耦合是非常必要的。     

内燃机中缸套-活塞环的磨损与润滑综述

内燃机中的缸套和活塞环是内燃机中的主要摩擦学系统,其中含有许多类型的摩擦和磨损及润滑摩擦,磨损的相互作用十分显著。发动机运持时摩擦学系统的特性,扮演了一个重要的角色,其摩擦学问题的研究一直是人们关注的热点之一。本文对它进行了综述,对缸套-活塞环的磨损与润滑的远景研究工作提出了展望。     

基于ANSYS的内燃机活塞-缸套耦合系统的传热模拟

内燃机耦合部件的传热研究是内燃机热负荷计算的基础,对内燃机的可靠性设计具有重要意义.对燃烧室部件活塞-缸套耦合系统的传热关系,建立了传热模型;并运用ANSYS仿真模拟软件,模拟了活塞-缸套耦合系统的瞬态传热情况.     

内燃机摩擦学设计智能CAD系统研究

针对机械设计特点和摩擦学设计的领域特点,为了充分结合ＣＡＤ系统的计算能力和专家系统的知识处理技术,提出了内燃机摩擦学设计的智能ＣＡＤ系统,并详细描述了系统的结构和流程,进一步阐述了系统的研究重点和研究方法,即摩擦学设计知识的表达、知识的获取、知识的应用。这些研究可作为摩擦学设计智能ＣＡＤ系统的基础,也对其它的机械设计ＣＡＤ系统有借鉴作用。     

基于FEM及KIVA的内燃机耦合部件传热建模

为了更为准确地对内燃机耦合部件三维燃烧过程进行模拟,开发了一种内燃机燃烧室耦合部件三维传热有限元法（FEM）计算程序.建立了内燃机气-固传热模型;通过将该模型应用于KIVA程序,可获取用于有限元计算的燃烧室壁面的三维瞬态燃气温度分布及对流换热系数分布.以汽油机LJ377MV为例,计算了内燃机耦合部件的稳态温度场及瞬态温度场,结果表明：壁面附近瞬态温度边界条件的不均匀性对内燃机耦合部件稳态温度分布及瞬态温度波动有着重要影响.     

三缸内燃式水泵的动力性仿真

针对传统的活塞式内燃机-柱塞泵系统的缺点,研制了三缸内燃式水泵(ICWP).阐述了三缸ICWP的工作原理,建立了系统的运动学、动力学模型,并对其动力性进行了仿真.与活塞式内燃机-柱塞泵系统相比,三缸ICWP输出压力全工况改善20.67%～87.67%,输出流量在全工况基本没有变化,有效功率全工况改善20.67%～87.67%.     

内燃机缸套-活塞系统流体润滑模型的研究进展

叙述了内燃机摩擦学研究中流体润滑模型的研究概况,讨论了目前内燃机流体润滑模型研究中较为突出的3个方面：缸套表面激光微造型润滑理论;活塞的二阶运动与缸套一活塞裙部间的流体润滑的耦合分析;活塞裙部型面的形状．最后探讨了这一领域需要进一步研究的问题．     

磨合过程的摩擦学设计研究

利用磨合过程的数学模型分析了内燃机转速、负荷、缸套和活塞环的初始表面粗糙度以及润滑剂粘度等因素对内燃机磨合过程的影响。同时对内燃机磨合过程的摩擦学设计进行了理论上的分析和探讨,利用优化理论对活塞环顶环的剖面形状和磨合过程中内燃机转速和负荷的分配进行了研究。计算结果表明,非对称的活塞环剖面形状可以提高摩擦副的油膜厚度,从而降低磨合失败的可能性;而转速和负荷的合理分配则可以有效缩短内燃机的磨合进程。     

曲轴系柔性多体动力学与动力润滑耦合仿真

以建立内燃机曲轴系统更精确的动力学模型为目的,利用ADAMS建立了曲轴系柔性多体系统动力学模型,并联合使用ADAMS和EHD(弹性流体动力学)用户定义子程序建立了油膜流体动力学模型,进行了曲轴系柔性多体系统动力学与油膜动力润滑的耦合仿真,将不计入油膜作用时的多体系统动力学仿真结果与计入油膜作用时的耦合仿真结果进行比较.同时,得到了曲轴主轴承轴心轨迹,并分析了入口压力、入口温度、发动机转速和负荷对轴心轨迹的影响.     

内燃机缸套-活塞系统摩擦学与动力学行为耦合分析

建立了内燃机缸套—活塞系统油膜润滑与动力学行为的耦合分析模型，并用数值方法对单缸四冲程内燃机进行了仿真分析。在分析中同时考虑了活塞二阶运动和缸体振动对缸套—活塞间油膜润滑的影响。缸体结构振动响应用有限元法来计算，缸套和活塞间的流体润滑计算通过有限差分法求解平均雷诺方程进行，其中考虑了微凸体接触的作用。在考虑缸套—活塞油膜润滑与缸体结构振动、活塞二阶运动耦合作用的情况下，计算出了缸套—活塞间润滑油膜的最小油膜厚度、摩擦力、摩擦功耗等，同时也分析了活塞二阶运动的变化。通过与不考虑缸体振动时的相应结果对比表明：考虑缸体的结构振动后，缸套—活塞间的摩擦力和摩擦功耗减小，油膜厚度、活塞的二阶运动位移及速度增大。     

某多管火箭炮整体瞬态热特性的数值模拟研究

为了实现了多管火箭炮控制柜内外耦合热作用的解耦计算,在分析多管火箭炮控制柜内外热环境的耦合传热机制基础上,建立了一种求解多管火箭炮控制柜内外耦合热效应的工程计算方法。将多管火箭炮连续发射时控制柜外的燃气流加热作用转化为控制柜内热分析的浮动热边界条件,避免了难以实现的直接耦合求解。利用该方法对某多管火箭炮连续发射时的瞬态热状况进行了数值模拟,获得了控制柜内的瞬态温度场,分析了相关因素的影响,为多管火箭炮设计定型及相关研究提供了重要依据。     

内燃机优化VMD-CWD时频表征与BSNMF编码识别诊断方法

针对内燃机振动响应信号强耦合、弱故障特征的问题,提出一种基于参数优化VMD-CWD内燃机振动时频表征与BSNMF分块编码识别的故障诊断方法.利用变分模态分解(VMD)将内燃机振动信号分解成一组本征模态函数(IMF),并叠加IMF分量信号的Choi-Williams分布(CWD)获得时频聚集性良好,无交叉项干扰的振动谱图像.针对VMD分解过程中的参数选取问题,引入功率谱熵作为目标函数,对VMD的分解参数进行网格寻优,提高了VMD分解的自适应性.为了实现内燃机振动谱图像的自动识别诊断,在稀疏非负矩阵分解(SNMF)的基础上提出一种更容易收敛的分块稀疏非负矩阵分解算法(BSNMF),用来对内燃机振动谱图进行特征提取,并采用支持向量机对提取的特征参数直接进行模式识别.将本文方法应用于内燃机故障诊断实例中,结果表明:该方法能有效提取内燃机振动信号中的微弱故障特征,实现内燃机气门机构故障的自动诊断.     

氢燃料内燃机NOx排放特性及机理

为深入研究氢燃料内燃机NO_x的生成机理,基于CONVERGE软件建立了三维网格耦合详细化学反应机理的氢燃料内燃机CFD仿真模型,进行了氢燃料内燃机在不同负荷下的燃烧及排放特性研究。模型的仿真结果和试验数据较为吻合。结果表明,氢气浓度增大有利于提高氢燃料内燃机的效率;NO的大量生成出现在不断升温的快速燃烧期,快速燃烧结束后NO总量不断减少,其缸内平均温度低于2 200K时NO总量趋于稳定;热NO,NNH和N_2O是NO生成最主要的路径,其中热NO路径产生的NO排放最多,其贡献率随着负荷增大而增大。NNH和N_2O路径在较低浓度时有接近25%的贡献率,而在燃空当量比为1.0时,这2种路径对NO生成的贡献率之和为负值。采用化学反应动力学方法得到了3种路径在不同负荷下对NO生成的贡献率,初步揭示了氢燃料内燃机NO_x生成的机理,为后续研究提供了理论参考。     

仿生凹坑与纳米碳化硅/镍基复合镀层耦合表面的磨损性能

为了探讨凹坑形态与纳米碳化硅/镍基复合镀层耦合表面的磨损性能,采用激光技术和电沉积技术制备了由凹坑形态和纳米碳化硅/镍基复合镀层构成的仿生耦合表面,并进行了摩擦和磨损试验。结果表明,仿生耦合表面的磨损性能高于单纯复合镀层的磨损性能;随着磨损载荷的增加和磨损时间的延长,试样表面磨损机制由以塑性磨损为主逐渐转变成以粘着磨损、磨粒磨损为主的磨损机制。     

燃烧室摄影图像计算机处理系统的探讨

提出了构造内燃机燃烧室摄影图像的计算机捕捉和处理系统，介绍了该系统的主要组成部分──帧捕捉器的软件开发，并对该系统和软件进行了评价，提出了进一步研究的方向。     

改性聚对苯撑苯并双噁唑纤维增强聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能

分别采用稀土溶液（RES）和偶联剂对聚对苯撑苯并双噁唑（PBO）纤维进行表面改性处理,并评价了改性前后PBO与热塑性聚酰亚胺（TPI）复合材料的冲击性能和摩擦磨损性能.结果表明,RES和偶联剂都能够提高PBO纤维与TPI基体之间的界面结合性能,从而提高PBO/TPI复合材料的冲击性能和摩擦磨损性能,而且RES改性处理的方法更有效,在相同的试验条件下,经过RES处理的PBO/TPI复合材料的冲击性能和摩擦磨损性能最优.这是由于经RES改性处理后PBO纤维表面O/C的比率较大,表明RES改性处理PBO纤维表面的含氧活性官能团浓度较高,从而有效提高了纤维与树脂基体之间的结合性能.     

喷煤系统仓顶除尘器内部自燃的预防与控制

喷煤系统仓顶除尘器内部煤粉自燃是影响喷煤系统正常安全生产运行的重大安全隐患,通过缩小仓项除尘器内外温差,减少内部煤粉板结,减少与叶轮给料机的摩擦,可以有效控制仓顶除尘器内部自燃。