歧管式催化转换器的流场分析及结构改进

建立了某催化转化器的流体力学模型,并利用CFD软件对原歧管式催化转化器和改进后的催化转化器的内部流场进行分析．模拟结果表明：改进后催化转化器的流场分布更加均匀,提高了歧管式催化转化器载体前端截面的气流分布均匀性指数和催化剂使用率,与此同时,改进方案还减少了歧管式催化转化器运行时的压力损失,在一定程度上提升了发动机燃油经济性和歧管式催化转化器的使用寿命．     

发动机排气歧管热负荷数值模拟

某发动机运行期间，由于不合理的结构设计导致排气歧管关键部位的热疲劳失效，为此采用CFD技术模拟排气歧管工作时的外流场；通过热力学计算得到排气歧管的入口和出口边界条件。计算排气歧管的三维瞬态内流场；将内外流场计算的等效传热边界条件影射到排气歧管的内外表面生成传热边界条件，计算出结构温度场；将固体边界的温度作为流场边界条件重新进行内外流场计算，反复迭代多次，最后，求解结构的热应力．对原方案提出了改进意见，结构改进后，排气歧管热疲劳失效得到排除．     

排气歧管流固耦合热仿真分析

针对某发动机可靠性试验时排气歧管出现局部开裂问题进行了仿真研究.首先建立流固耦合模型,应用试验所得流场边界条件,计算得到排气歧管温度场及热应力热变形分布.仿真结果表明:排气歧管开裂失效处温度较高、热应力较大导致塑性变形增量大于1%而产生热疲劳破坏.最后根据仿真结果对排气歧管结构进行改进达到减小热应力和塑性变形的目的.     

基于FLUENT的柴油机排气歧管内流场的数值模拟

建立了柴油机排气歧管的计算流体动力学(CFD)模型,应用Fluent软件分析各歧管分别排气时,排气管内的流动特性,通过计算各支管流量的均匀性以及流场的流通性来衡量排气歧管设计的好坏.数值模拟结果表明各支管分别排气时的进、出口质量流量较为均匀,流场中的气体流动基本顺畅,没有明显的旋涡存在,但一些区域动压较大.为减少能量损失,对排气歧管进行了结构改进,改进后的流场数值模拟结果表明动压较大区域有明显改善,流速分布更有利于排气.因此,通过CFD技术研究歧管结构形状对流场的影响,能够为优化排气歧管的结构设计,减小流动阻力,改善排气效果提供理论依据.     

发动机进气歧管流场分析与气动噪声仿真

具有优良结构的进气歧管不仅会提高发动机的进气特性,而且能够降低进气环节总噪声。首先,针对某直列六缸发动机进气歧管几何结构模型进行合理化网格划分,对流场仿真所需边界条件、求解模型、噪声源、物理模型等进行设置。其次,对进气歧管的流场特性进行研究,得出歧管压力损失和质量流量均匀性结果,并通过噪声源计算模拟进气歧管气动噪声,得到噪声源在流动过程中对气动噪声产生的影响。再次,计算出歧管自由模态和约束模态,与该工况下的发动机惯性力频率进行对比,得到了不同条件下振动频率分布。最后,改进设计了进气歧管关键结构,对改进设计后的进气歧管模型进行相关流固耦合仿真研究,验证改进后模型的合理性。     

三元催化器工作效率监控系统

通过对温度的测量探讨了外界温度对汽车排气催化转化器工作效率监控的影响.利用从催化转化器进出口温度传感器获得的原始数据,经过一系列的统计分析得到评价催化转化器工作效率的必要信息.随着外界温度的升高,催化转化器进出口温度差值呈线性增加,催化转化器工作效率提高;外界温度对新的催化转化器催化效率增进的影响比旧的催化转化器更强.描述了一种反映上述现象的计算模型,利用这种计算模型,可以诊断催化转化器工作状况.     

仿真技术在发动机排气歧管故障排除中的应用

利用软件仿真技术对某新型四缸柴油机排气歧管断裂进行了研究。首先,利用AVL公司BOOST和FIRE软件,分别对发动机进行了热力学计算、排气歧管进行内外流场CFD计算,在FIRE中进行流固耦合。然后,用ABAQUS软件计算温度场和热应力,确定故障发生的原因,在此基础上提出了改进方案并使用FEMFAT软件进行了疲劳寿命分析。仿真结果表明改进方案明显提高了疲劳安全因数。     

饱和氢气加注过程中低温贮箱降温特性及热应力分布的数值研究

为了获得低温贮箱在饱和氢气加注过程中的降温特性以及箱体壁面的热应力分布,通过计算流体力学软件FLUENT计算了一定加注流量下贮箱内部流体区域的流场、温度场和壁面内的温度场变化,分析了加注过程中贮箱内的流动特性和降温特性;采用单向流固耦合方法进行壁面热应力分析,得到了3种不同进、出口约束条件下热应力在壁面中的分布以及最大热应力随时间的变化情况,并分析了进、出口弹性支撑约束条件设置的合理性;考虑贮箱内的压力变化,进行了箱体壁面的综合应力分析。计算结果表明:加注过程可以分为3个阶段,前2个阶段贮箱内部的流场、温度场和壁面温度分布特性依次由入口强制对流和壁面自然对流单独决定,第3阶段由入口强制对流及壁面自然对流共同决定;在3种不同的约束条件下,箱体壁面中的最大热应力均出现在贮箱加注口和排气口处,在进、出口弹性支撑条件下,壁面最大热应力随时间先增大而后趋于稳定,在稳定应力状态下,热应力的存在使箱体壁面总应力增加了15%左右。     

车用催化转化器封装结构对其内部流动的影响

采用计算流体力学的方法，针对一典型催化转化器，研究了催化转化器封装几何结构对其内部流动特性的影响，分析了催化器扩压器的扩压角、收缩管的收缩角和载体的安装位置对催化器流动特性的影响，为催化转化器的结构优化设计提供了必要的指导．     

变压器绕组振动传递特性仿真研究

由于缺乏绕组振动在油中的传递模型、传递特性以及相应的仿真研究,根据波动理论,建立了油中振动的传递模型,利用多物理场耦合软件,建立了磁场-结构-流体的耦合分析模型,对一台单相10/0.4kV的双柱式、连续饼式绕组的电力变压器进行了仿真和实验研究。结果表明:油箱中的压力波动来自于高低压绕组振动产生压力波的线性叠加,高压绕组和高低压绕组引起的箱体表面油压分别位于-0.2~0.39Pa之间和-0.15~0.39Pa之间;低压绕组在油中传递时容易受到外侧绕组的阻碍,因此油箱表面受高压绕组振动影响较大;油箱表面振动取决于绕组振动的辐射压力场与油箱本体振动特性,加速度最大值为1.1mm/s~2,集中在与高压绕组距离最近的区域,因此选择测点时应当尽量选择油箱表面离绕组较近的平板区域,以获得较大的振动响应。     

基于流固耦合的水下发球管汇力学及振动特性分析

水下发球系统具有可利用生产流体发球、不停井发球的优势,在现阶段与未来海洋油气开发具有广阔的应用前景。水下发球管汇结构复杂,存在多处弯管、变径三通,生产流体压力高,而发球流程工艺引起的管汇结构变形与振动情况尚不清晰。本文采用数值模拟的方法,计算了某水下发球管汇在发球工况中,流固耦合条件下管汇结构的位移、应力分布及振动情况。发现阀门的开关瞬间是压力变化幅度最大的特征时刻,也是引起管道位移、振动情况最严重的特征时刻; 明确了管道结构风险位点为管汇结构末端,最大位移约为5.69 mm,主要由X方向贡献,最大等效应力为233.13 MPa,主要集中分布在T型管、弯管内侧处;提出了针对性的优化支撑方案,管汇结构最大位移降低至3.53 mm,低阶模态频率增幅约为1.74%~20.54%,说明管汇结构的安全性得到了提高。所得结论可为水下发球管汇的设计、运行提供理论依据。     

试验与仿真相结合的发动机活塞热负荷分析

借助硬度塞温度测试、数值分析手段,结合对改进前活塞的温度场和热应力的计算,对发动机改进后活塞的热负荷状况进行评估.通过计算活塞传热边界条件,利用有限元分析软件,对活塞进行温度场计算,然后利用试验实测数据对其进行标定,在计算误差小于5%的情况下,得到改进前与改进后活塞在A工况和B工况下的温度场分布,最后进行了对应工况的热应力计算.结果表明在相同工况下发动机改进后活塞最高温度均比改进前活塞低,最大热应力比改进前活塞小.在改进前活塞满足热负荷要求的前提下,改进后活塞满足热负荷要求.     

板坯连铸结晶器及振动装置的研究

从传热学和结构力学角度，分析了结晶器的温度场和应力场，采用解析法和有限元法计算了结晶器的热应力和变形。针对原来的正弦振动机构存在的问题，提出了改进方案：采用椭圆齿轮变速器实现非正弦振动，并分析了改造后的结晶器的振动规律。同时，对结晶器与板坯之间的摩擦力加以分析。采用非正弦振动使负滑脱时间短，正滑脱时间长，结晶器向上运动速度与铸坯运动速度差较小。振痕深度大为减轻，减少坯壳与结晶器的摩擦力，减少粘结漏钢，提高连铸机拉坯速度，铸坯表面质量明显提高。     

改善增压天然气发动机排放特性的途径

通过试验研究增压稀薄燃烧天然气发动机的排放特性,以及排气温度受过量空气系数λ的影响,研究结果表明:随着过量空气系数的增大,NOx与CO和HC的排放量变化趋势相反;压缩天然气发动机采用稀薄燃烧(λ＞1.0)技术的源排放能达到国Ⅲ标准,在加装普通三效催化转化器(TWC)后,其排放也只能达到国Ⅲ标准.原因是普通三效催化转化器只有在λ≈1.0时,其转化效率最高;米勒循环发动机的膨胀比大于压缩比,这有利于降低排气温度和提高热效率.因此,本文提出天然气发动机达到国Ⅳ排放标准一种新的技术路线:基于当量比燃烧(λ=1.0)的米勒循环技术,通过连续可变气门正时(CVVT)机构来调节气阀的开启和关闭时刻.采用该技术可以适当地增大发动机的压缩比,从而保证发动机的动力性和提高热效率,又可有效地降低排气温度,实现当量比燃烧,极大地提高了排放污染物在三效催化转化器中的转化效率,使天然气发动机排放达到国Ⅳ排放标准.     

汽车催化器工作过程的非稳态数值模型

针对现行催化器数学模型的缺点 ,考虑了工作过程的非稳态基本特征和催化过程与排气管中气体流动的相互作用 ,提出了改进模型 .该模型由一传热子模型和一流动子模型耦合组成 ,分别用有限差分法和特征线法求解 .计算结果表明 ,模型能正确地预测催化器工作过程及各参数变化规律     

基于Rayleigh-Ritz法的复合材料薄壁圆柱壳热屈曲和热模态分析

摘要：热环境中的结构受热效应等的影响,结构刚度会发生变化,进而结构振动模态对几何参数、材料参数等的敏感性也会改变。针对纤维增强复合材料圆柱壳,建立能量方程,计入面内热载荷对圆柱壳做功,使用Rayleigh-Ritz法求解屈曲温度及振动频率等,使用有限元法验证了计算模型的准确性。重点关注了不同的几何参数、铺设角度及铺设方式下温度对圆柱壳的振型的影响。研究结果表明振动模态越接近屈曲模态,温度对频率的影响越大,且各阶振型的周向波数不同,温度对振动频率的影响也不同;圆柱壳越厚或越短,基频振型的周向波数越多;温度小于0.95倍屈曲温度时,温度增加基本不改变基频的振型,但接近屈曲温度时,在某些铺设角度下,某些振型的频率下降至低于原基频,发生振型跃迁。     

Temperature field analysis of two rotating and squeezing steel-rubber rollers

Rubber has strong nonlinear viscoelastic characteristic.Under effect of the periodically chan-ging external force, it will show the phenomenon of lagging deformation and mechanical loss, which means deformation lags behind stress changes and the situation of loss of work is caused by the hys-teresis.Loss of work will be transformed into thermal energy and makes the temperature of rubber and the object in contact with it rise, which will thereby affect the dynamic characteristics of the structure.Based on a pair of mutual rotating and squeezing steel-rubber rollers as the research ob-ject, the finite element simulation software Ansys is used in this paper to analyze the temperature field of the structure.As a result, temperature distribution characteristics of two directions are ob-tained.One is squeezing area along the direction of the wall, the other is along the direction of thickness of rubber.Then the influence of the rotating speed and the pressure between two rollers on temperature of rubber is analyzed.The temperature experiment of mutual squeezing contact steel-rubber roller is carried out on the experimental platform via using infrared thermal imager and infra-red thermometer.The experiment data are in accordance with the simulation results on regulation of temperature distribution as well as high degree of similarity on value, which shows the effectiveness of simulation.Research results are of great significance for temperature characteristic analysis of rub-ber structure.     

注蒸汽吞吐井井筒应力的数值计算方法

将注蒸汽吞吐井井筒温度场的计算结果引入井筒应力分析模型中,利用有限元分析软件ANSYS计算了不同约束条件下的井筒应力。计算结果表明,最大热应力都发生在套管内壁,且超过了N80套管的热弹性屈服极限;最大热膨胀都发生在温度变化过渡区,当套管周围掏空时,其热应变达到了2%,远远超过材料弹性极限应变值(0 3%),这是导致热采井套管变形损坏的主要原因。