基于混合动力的汽车发动机建模方法

通过对现代混合动力汽车发动机实际测量和数据参数整理分析,在PC端利用GT软件,设计了一种应用于混合动力汽车发动机的建模方法。该方法需要先建立基础模型,经过检测,基础模型输出扭矩和运行功率与真实值误差不超过5%,之后利用基础模型对混合动力机车动力性进行计算,利用神经网络模型对动力计算结果进行进一步建模,最终生成SLAM模块,完成建模。根据实验计算结果,基于混合动力汽车发动机神经网络建模方法建立的模型,相对误差值均方根为0.032,可以进一步推广应用于混合动力汽车研究控制工作中。     

面向结合面密封性能要求的装配连接工艺设计

为在产品设计阶段规划出满足密封性能要求的装配连接工艺,提出了一种面向结合面密封性能要求的装配连接工艺数字化设计方法.采用接触非线性有限元技术和弹性相互作用理论建立了螺栓组连接有限元模型,研究了螺栓预紧顺序、预紧力水平与结合面连接性能间的关系,构建了各螺栓预紧力大小与结合面压力间的关联模型,进而利用该关联模型,根据工况载荷下设备对密封性能的要求反求装配连接工艺.以发动机缸体缸盖装配连接为例,建立了发动机曲柄连杆机构动力学模型,分析了其工况载荷,并在缸体、缸盖和缸垫有限元模型的基础上,确定出工况载荷下发动机密封性能对结合面压力分布的要求,最后利用螺栓组连接与结合面压力间的关联模型反求出各螺栓预紧力的大小,通过与该型发动机已有装配连接工艺对比,验证了该设计方法的可行性.     

基于转速控制的柴油机动态特性建模与仿真

为了仿真柴油机动态特性,建立了基于转速控制的柴油机模型.基于台架稳态试验数据计算得到柴油机扭矩MAP图,并通过动态修正方法获得柴油机动态扭矩;划分了柴油机运行状态,采用基于油量的控制方法,分别设计了全负荷、部分负荷和限速工况下的控制策略;在Matlab/Simulink环境下建立了柴油机仿真模型,集成传动相关总成建立整车动力学模型,并进行了两种工况仿真,仿真与试验结果表明：模型设计合理,有效模拟了柴油机稳态及瞬态工况;所提出的建模方法解决了在有限试验数据下的发动机动态特性建模问题,研究结果可为快速建立柴油机动态性能预测模型提供参考.     

核主泵叶轮能量转换与叶片载荷的关联性分析

为了研究核主泵叶轮能量转换规律与叶片载荷分布规律之间的关联性,基于RNG k-ε湍流模型,对不同流量工况下核主泵模型泵进行全三维定常数值计算.结果表明:从叶片吸力面到压力面,叶片做功能力逐渐增强;为了使叶轮获得较好的水力性能,叶片载荷的变化趋势应保持平缓,且其载荷峰值应在靠近叶轮出口处;根据不同流量工况下的叶轮性能曲线,叶片载荷有最优变化梯度;叶轮叶片中间流线上的动压载荷随着流量的增大逐渐减小,且动压载荷变化幅度较静压载荷更为明显,叶片动压载荷占总载荷的比重越低叶轮效率越高.     

基于Modelica语言对气体机工作过程的建模和仿真

采用面向对象的建模方法,根据独立性和物理划分原则对发动机缸内工作过程部分进行了模块化划分,利用多领域统一建模规范Modelica语言建立了天然气发动机单个气缸工作过程(包括缸内过程和换气过程)的仿真模型,仿真分析了2135天然气发动机在某些工况下的缸内压力和温度等参数,并将仿真压力与实验的测量数据进行对比,相对误差在合理的范围内,证明了该模型能够预测天然气发动机的缸内气体压力等重要的状态参数,为天然气发动机缸内工作过程的研究提供仿真基础。     

天然气发动机废热特性的实验及回归分析

对某天然气发动机的废热特性进行了实验研究，掌握了该型发动机的废热产生规律，获得了不同工况下的废热数据，在对实验数据进行分析的基础上，采用二阶二变量回归模型对该型发动机废热各项指标进行回归分析，结果表明，回归模型具有较高的可信度，可为天然气发动机的废热利用提供相关数据。     

带复杂花纹的轮胎有限元分析

以12.00R20型全钢丝载重子午线轮胎为参考轮胎,使用组合二次周向保角映射建模法,建立了轮胎的三维有限元模型。采用通用有限元软件ABAQUS,对该模型进行了静负荷工况及稳态滚动工况下的接地性能分析,并对稳态滚动工况下花纹沟闭合情况进行了初步研究,为轮胎的胎面花纹设计提供了理论参考。     

基于线激光扫描的叶片三维型面重构方法

叶片作为航空发动机的核心部件,对整机的安全性和可靠性起着关键性作用．一直以来叶片型面的尺寸、形状精度在加工和检测过程中均有着严格要求．为此,本文提出一种基于线激光扫描的叶片三维型面重构方法．首先,基于研制的叶片四轴检测装置,结合线性编码器与线激光传感器实现了叶片型面的快速扫描与数据采集．然后,提出基于叶片基准面几何特征的多视场扫描数据拼接方法,完成了叶片型面的高精度重构．最后,以典型叶片为实验对象进行型面重构实验,并将重构数据与三坐标测量结果进行对比．结果表明叶片截面轮廓的平均偏差在0.040mm以内,标准差小于0.028mm．验证了提出的叶片型面重构方法的精确性与可行性．     

基于单元建模法的怠速工况传动系建模及多种扭转减振器性能对比

采用单元建模法建立怠速工况传动系四自由度扭振模型,并对3种扭转减振器进行仿真对比。首先,为了能准确反映发动机动态扭矩波动对传动系扭振的影响,建立发动机准瞬态模型,并考虑动态摩擦力矩对其输出扭矩的影响;其次,对现有应用较为广泛的离合器扭转减振器、双质量飞轮扭转减振器以及一种新型离心摆式双质量飞轮进行非线性建模;同时对变速箱怠速工况常啮合齿轮对进行精确建模,并考虑齿轮啮合间隙、时变啮合刚度以及从动齿轮转动过程产生拖曳力矩等因素对模型精度的影响;然后对扭振模型进行试验验证;最后利用所建模型对3种扭振减振器性能进行对比分析。研究结果表明:仿真结果与试验结果基本一致,模型精度高,满足工程仿真需求;安装离心摆的新型扭转减振器减振性能最好,怠速工况振动衰减幅度达70%,能够进一步提升车辆NVH性能。     

整体叶盘约束状态对叶片模态影响程度的研究

研究了某型发动机整体叶盘在不同约束状态下叶片模态参数的变化情况。利用有限元软件对整体叶盘进行了振动特性分析,并基于变截面伯努利梁的模态分析揭示出叶片模态随盘体刚度变化的规律;同时,就盘体自由和中心固定两种状态对叶片完成了模态试验。试验结果与仿真分析相符,说明了该型发动机整体叶盘盘体约束状态的变化对叶片模态参数的影响甚微。同时指出,当整体叶盘盘体刚度比叶片大到一定倍数时,叶片的模态即可认为是相对独立的。     

基于试车台数据的发动机部件特性图修正

为了建立准确的发动机仿真模型,航空发动机部件特性图的准确性至关重要。基于某型涡扇发动机试车台数据,在耦合法修正发动机通用部件特性图的基础上,采用牛顿迭代法对发动机部件特性图进行多点匹配修正,并利用基于MATLAB/Simulink仿真环境自主建立的发动机稳态模型,进行发动机设计点与非设计点的性能参数计算。利用发动机试车台数据与模型计算结果进行对比,结果表明：各站位主要测量参数平均建模误差由5.163 7%降低到多点匹配后的0.529 7%;最大误差满足稳态模型误差小于3%的模型精度要求。可见修正后的发动机部件特性图精度明显提高,满足工程应用需求。     

基于LabVIEW的涡轮叶片监测系统

利用虚拟仪器开发环境LabVIEW构建基于相关分析的涡轮叶片工作状况监测系统．根据辐射测温原理实现对温度数据的采集,用LabVIEW编写叶片数据处理、分析与显示的交互平台,并利用ActiveX技术在LabVIEW中调用MATLAB编写的数据处理程序,实现对叶片健康状况的在线监测．实验结果表明,该监测方法能快速、准确地实现对叶片的分割,并实时给出叶片工作的状况．     

一种计算涡流室式柴油机工作过程的数学模型

本文提出了一种预测涡流室式柴油机工作过程和整机性能的数学模型,计算结果与实测值的比较说明,它可以反映喷油过程及发动机结构参数、运转参数对涡流室式柴油机工作过程和性能的影响,计算简单,便于推广.     

基于工况与粒子群优化的增程汽车能量管理策略开发

为了进一步提高增程式电动汽车(extended range electric vehicle,EREV)的燃油经济性,在满足驾驶性能和车辆动力要求的前提下,根据低速、中速、高速典型工况下发动机功率分布分析,提出一种基于自适应权重粒子群算法(adaptive weighted particle swarm optimization,AW-PSO)优化的三点式最优功率控制策略。为验证其经济性能,基于MATLAB/Simulink开发动力系统模型以及整车能量管理策略。基于驱动成本理论,在多种国际标准工况下进行仿真对比,结果表明：相比功率跟随策略而言,基于工况的三点式功率控制策略实现平均12.95%的成本节省,而AW-PSO优化策略下平均节约成本提升到21.44%。     

航空发动机单部件视情维修优化决策

基于航空发动机视情维修特点,对影响航空发动机部件维修的两个主要决策变量预防性维修阈值和检查间隔期进行分析。在分析某航空公司实际运行数据的基础上,以期望维修费用率最低为目标函数建立针对预防性维修阈值和检查间隔期的优化决策模型。通过用检查问隔期的幂函数表示Weibull分布的尺度参数的方法,实现在同一模型中同时对两个决策变量作综合优化决策。最后以CFM56发动机的HPT叶片为实例作了应用分析。结果表明,所建优化模型在保证发动机安全运行的前提下,使期望维修费用率最低。     

压气机动应力测试的叶-盘耦合分析方法

为评估发动机压气机转子叶片的振动特性和工作可靠性,基于循环对称结构模态分析基本理论,建立了大叶片在轮盘装配条件下的耦合振动特性分析方法。以压气机某级为研究对象通过循环对称建立叶-盘耦合结构有限元模型,得到叶-盘系统在静态和工作转速下的模态及应力分布,并通过与实验结果的对比验证了该方法的可靠性。利用Campbell图确定了叶片的危险转速,并评估特定转速下系统频率裕度,为压气机工作叶片动应力测量提供数值仿真技术支撑。     

离心式燃油泵复合叶轮的数字化设计及验证

针对现有加油系统的燃油泵不足,采用复合长短叶轮对原有燃油泵进行改进.首先,采用数值模拟方法进行多次迭代设计,得到水力性能最优的复合叶轮模型.其次,对该模型进行了三维流场的数值模拟,分析其内部流动特性与外特性曲线.最后,根据优化设计结果生产试件,并进行试验验证.通过对比复合叶轮和原有叶轮的仿真及试验结果可知,复合叶轮的效率和扬程都高于普通形式的叶轮,特别是有效改善了小流量工况的稳定性,其有效运行区间由原先的1.3倍变流量工况增大到2倍变流量工况.该研究为其他航空高速宽工作区间燃油泵的优化设计提供了参考.     

基于叶片应变测量的航空发动机风扇外物撞击监测识别

飞机在跑道上滑跑、起飞与着陆过程中的发动机外物撞击监测对其飞行安全保障至关重要。为监测识别发动机工作过程中的外物撞击事件,通过风扇叶片外物撞击模拟试验平台开展外物撞击模拟试验,采用应变测量的方法对叶片应力进行实时测量与分析,实现风扇外物撞击事件监测识别的目的。试验与分析结果表明：获取了数值模拟与应变测量的风扇转子叶片结构特性图,数值模拟与试验测量动频最大误差为0.86%；外物撞击使叶片的一阶动频幅值发生较大的增加,通过试验过程中的应变测点时频图可监测识别外物撞击事件发生的时刻、频次与位置等。     

基于参数化建模的风力机叶片性能分析

针对现有850kW风力机叶片,分析其材料、结构及铺层状态,对比传统叶片有限元模型,将描述叶片主要结构的弦长、扭角采用分段函数形式表达,采用MATLAB编程并结合ANSYS二次开发建立风力机叶片参数化几何模型.基于动量-叶素理论的BLADED软件计算叶片各截面处的极限载荷,并于叶片分段施加载荷增量.动力学分析得到叶片前三阶挥舞和摆振频率及一阶扭转频率,其与实测固有频率比较,分析并验证叶片于共振区外运行.静力分析得到叶片挥舞位移及关键部位应力分布,通过最大应力准则和蔡-胡(Tsai-Wu)准则对翼面进行强度校核(其他部位同理校核),表明叶片在极限状态下仍能保持安全运行.该研究描绘了叶片主要力学性能,为叶片进一步优化奠定了基础.