风冷汽油机热载荷分析及喇叭型导流罩的影响研究

为了深入分析热载荷对风冷发动机运行稳定性的影响，通过CONVERGE仿真软件对某四冲程风冷式汽油发动机缸内燃烧过程进行数值模拟计算，获得了完整的缸内燃气侧热边界条件。基于FLUENT仿真软件，建立发动机热流固耦合稳态传热仿真模型，获得了燃气侧不均匀热载荷与机体外复杂空气流动共同作用下的发动机热载荷分布，并通过台架实验验证了稳态传热仿真的准确性。设计喇叭型结构导流罩，分析了导流罩收缩比对导流罩性能的影响，改善发动机的冷却效果。结果表明：发动机稳态传热仿真与台架测试最大误差为3.12%,仿真模型具有较高的准确性；发动机机体最高温度为655 K,出现在排气道端口处位置；随着导流罩收缩比的减小，发动机冷却散热性能增强，收缩比λ为1.94时，冷却强化效果最好，机体最高温度降低8.8 K。研究对风冷汽油机的冷却系统设计及优化具有一定的指导意义。     

柴油机缸内机油消耗量的仿真计算及影响因素分析

为了降低发动机的机油消耗量,分析了发动机缸内机油消耗的4种主要模式,并以某柴油机为例,通过仿真的方法对某些常用工况下这4种模式的机油消耗量进行了计算,发现其中缸壁蒸发的机油量占了大部分.然后分析了柴油机不同运行工况、第2道活塞环闭口间隙及各道活塞环切向弹力对机油消耗的4种模式的影响规律.结果表明,缸壁蒸发量主要由发动机运行工况决定;第2道环闭口间隙的增大会降低顶环开口窜油量和增大漏气量;活塞环弹力的增加会减小剩余油膜厚度,进而降低顶环甩油及活塞顶刮油量,但同时会增大活塞环与缸套之间的摩擦损失.最后进行了柴油机台架机油消耗量实验,一定程度上验证了仿真计算结果的正确性.     

航空发动机风扇叶片振动特性分析

针对叶片的振动失效关系到整台发动机的工作可靠性的问题,基于振动分析理论,在风扇叶片模态试验的基础上,结合有限元方法建立了叶片振动分析模型;考虑气体与叶片的耦合作用,建立了旋转叶片流道模型;利用计算流体动力学计算了额定工况下的叶片表面气动载荷,并将其引入旋转叶片有限元振动分析中进行了叶片静频、动频和振动响应分析,从而得到叶片在不同转速下的动态响应。分析发现,叶片转速在2 000~3 600r/min范围内的10个转速点存在谐共振。通过进一步分析10个转速下的叶片振型与动态应力得出:临界转速工况下的振动应力明显高于相邻转速,但共振应力峰值与临界转速并无正相关性;共振应力集中位置受叶片模态振型影响较大,始终出现于叶片前缘并沿叶高方向变化,表明叶片前缘最易发生振动疲劳。研究结果对叶片振动疲劳设计和维护维、修均有一定的指导意义。     

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。     

商用车柴油机加速声品质主客观评价研究

以某6缸商用车柴油机为对象,研究其不同扭矩和起始转速下的加速声品质评价方法.以心理声学参量响度、尖锐度、粗糙度、抖动度和语义清晰度作为初级客观评价指标,将初级指标随时间的变化率作为二级评价指标,构建两级声品质评价指标体系进行声品质客观评价;采用成对比较法对39组声音样本进行评审团主观评价,利用多元线性回归方法建立柴油机加速声品质预测模型,并进行了精确度验证;分析了影响柴油机加速声品质的因素.研究显示,模型的预测结果和主观评价结果的平均偏差率为15.72%,说明基于新的客观评价指标体系建立预测模型对加速工况下的柴油机声品质有较好的预测能力;响度是影响发动机声品质的主要客观指标,扭矩和转速的增加会导致声品质的下降,转速变化的快慢程度也对柴油机声品质有较大影响.