非同型热机的非线性响应关系及其最大功率对应的效率?

现有的典型热机模型均表现出同型性:对于循环热机而言,热机的工质与高温热库和低温热库之间的热交换规律具有相同的函数形式;对于自治热机来说,正向速率流和逆向速率流遵从相同的函数形式满足这类条件的热机被称为同型热机.本文提出非同型热机的概念,着重研究非同型循环热机,即热机的工质与高温热库和低温热库之间的热交换规律具有不同的函数形式,并导出这类热机的非线性响应关系:J_m=LA[1+ΛλA-δ(1+λ~2)/2A]+O(A~3),其中J_m和A分别是热机的机械流和亲合力,L和Λ与一阶和二阶昂萨格系数相关,λ和δ分别代表热机的非对称度和非同型度.本文导出非同型循环热机最大功率对应的效率为ηmaxP=ηC/2+η~2/8+2λ(1-Λβξ)+δ(1+λ~2)βξ/16η_C~2+O(η_C~3),其中ηC代表卡诺效率,β是加权逆温度,ξ是流过热机的热流的特征能量.由此可见,最大功率时热机取普适效率(ηC/2+η_C~2/8)的充要条件为2λ(1-Λβξ)+δ(1+λ~2)βξ=0.这表明非同型循环热机不满足现有文献中热机最大功率对应效率存在普适性的充分条件.     

面向热机耦合特性分析的制动器摩擦特性模型

以通风盘式制动器为对象,建立制动器热-机耦合有限元模型,并建立实测摩擦系数、最大恒定摩擦系数、最小恒定摩擦系数和等效恒定摩擦系数4种摩擦特性模型,进行紧急制动工况下制动器热-机耦合特性的仿真分析.通过对比分析4种摩擦特性模型条件下的制动盘瞬态温度场、应力场以及热变形情况,探讨了面向制动器热-机耦合特性分析的制动副摩擦系数特性的模型建立方法.     

湿式多片摩擦离合器对偶钢片热机耦合分析

针对湿式多片摩擦离合器对偶钢片会发生翘曲、裂纹等导致动力传递失效的问题,以某船用湿式多片摩擦离合器为研究对象,从摩擦热流生成和分配模型、温度场与耦合应力场的数值计算等方面提出了湿式多片摩擦离合器对偶钢片热机耦合问题的分析方法,揭示了对偶钢片发生热失效的机理。研究结果表明：在接合过程中,对偶钢片温度从内沿向外沿依次递增,在3 s的接合时间中摩擦表面温度在2.6 s达到最高点;热应力分布规律为内沿产生周向拉应力,外沿产生周向压应力,摩擦表面产生径向压应力,内部产生径向拉应力。为解决对偶钢片热失效问题提供了理论依据。     

制动钳及其约束对制动器热机耦合特性的影响

在定义零件间的约束关系和边界条件并且设置制动器摩擦系数、对流传热系数和橡胶衬套刚度等关键参数的基础上,建立了包含制动盘、摩擦衬片、制动块背板、活塞、制动钳、保持架、导向销及其橡胶衬套等零件的完整制动器热机耦合有限元模型.利用该模型对单次制动工况下的制动盘温度、周向应力和变形等热机耦合特性进行了分析.基于该模型将导向销橡胶衬套等效为弹簧单元和固定约束,发现橡胶衬套可忽略其几何结构等效为弹簧单元,但不可忽略为固定约束.最后,结合在制动器惯量试验台上开展的制动器热机耦合试验中热成像仪等设备测量盘面温度和变形的结果,验证模型的有效性,说明制动钳对制动器热机耦合特性有重要影响.     

考虑进气效应和非线性接触的活塞瞬态应力研究

针对经验公式计算活塞顶面传热边界不准确和热应力计算中引入位移约束产生人为应力集中的问题,采用燃烧模拟和有限元方法构建非线性接触对,研究活塞瞬态应力。首先,燃烧模拟仿真得到活塞顶面传热边界条件,并实现向有限元模型的瞬态映射;然后,用非线性接触模拟热和力在构件间的传递,对比有、无进气冷却效应下的活塞瞬态温度场,结合测温试验进行温度场验证,对比有、无非线性接触的活塞热应力场;最后,结合机械负荷,进行在交变热-机械负荷作用下的活塞瞬态应力场分析。计算结果表明:采用燃烧模拟和有限元方法进行活塞瞬态温度场研究,能更准确地反映活塞顶面温度在时间上的波动和空间上的不均匀;非线性接触改善了施加位移约束产生的人为热应力集中问题,对比排气侧,活塞进气侧的热应力高出11.9%;热机耦合应力不是热应力和机械应力的简单叠加,且热、机械应力有一定程度的相互抵消。     

以乙醇为燃料的斯特林发动机燃烧火焰特性分析

斯特林发动机的燃烧特性直接影响到整机性能.采用可视化试验台架,利用高速摄影机拍摄以乙醇为燃料的斯特林发动机燃烧火焰图片,分析了乙醇燃料引射式燃烧的火焰脉动和形态的特点;根据燃烧方式与火焰RGB值的对应关系,分析了引射空气量的变化对斯特林发动机燃烧方式的影响.结果表明,加入适量引射空气可提高火焰的稳定性,降低火焰长度,增大火焰张角,使燃烧室火焰充满度提高,并且乙醇火焰燃烧方式转变为半预混合、半扩散式.     

热传导规律为q∝Δ1T的不可逆卡诺热机的Yong损率优化

导出导热系数为ｑ∝Δ１Ｔ的不可逆卡诺热机输出功率与输出效率之间的关系式，并导出给定功率下的最小Ｙｏｎｇ损率，并作了分析与讨论，所得结论可为热机的优化设计和能量的合理利用提供新理论依据。     

等幂和与斯特林数的进一步结果

获得了等幂和与判别素数的充要条件，得到了等幂和与斯特林数的许多深刻性质。     

用化学平衡法分析热机效率与排出废气中的NO含量的关系

重点分析了热机效率的提高与环境保护的关系 ,并建议在提高热机效率同时应考虑环境保护问题。     

热机的模型特征

本依据理想模型的性质讨论建立热机模型的意义。