高速气缸新型缓冲装置及其性能

压力释放型高速气缸缓冲装置存在适应气缸活塞速度变化范围有限、最佳缓冲状态调节困难的缺点,其主要原因是气体的可压缩性大,压力释放阀达到开启条件时无法保证直至气缸抵达终点一直处于开启状态,存在反复启闭的现象,同时压力释放阀的排气速度无法与气缸的运行速度相适应.有鉴于此,文中提出了一种由压力释放缓冲组件和可调余隙组件组成的新型缓冲结构,通过仿真验证了当气缸可移动部件质量为6kg时,新型缓冲装置可以通过分段调节压力释放阀的弹簧压缩量和气缸背压腔的余隙容积实现气缸最高速度在2.3~3.7m/s区间内的良好缓冲.当固定气缸活塞最高速度为3.0 m/s时,改变气缸可移动部件的质量进行进一步仿真,发现该新型缓冲装置在负载质量改变时依然有良好的缓冲调节性能.     

一种改进的柴油机冷启动热力参数计算模型

为了提高柴油机冷启动过程中缸内燃气压缩温度的计算精度,确保其能达到着火温度,根据热力学定律,综合考虑柴油机冷启动过程中工质压缩时的泄漏、热量的损失以及余隙容积等参数,对柴油机冷启动热力过程进行了详细的分析和推导,得出了一种具有普遍规律的新的数学模型.模型应用结果表明,随着相对余隙容积的增加,最终压缩温度呈非线性降低的趋势,当实际压缩比为20以及相对余隙容积为0.05时,和不考虑相对余隙容积而仅考虑气体泄漏、热量损失的情况相比,其最终压缩温度差值最大可达到43 ℃.     

多列式发动机气缸夹角对扭轉振动的影响

本文討論了多列式发动机的气缸夹角与轴系扭轉振动之間的影响关系。根据分析认为,可以利用气缸夹角对扭振发生的影响来达到消去某些危險的扭轉共振的目的。分析結果也可以作为設計多列式发动机气缸夹角时的考虑因素之一。     

基于电磁驱动的自由活塞发动机燃烧室结构优化设计

为改善自由活塞发动机的燃烧质量,依据建立的电磁驱动自由活塞发动机仿真模型,采用数值模拟与试验相结合的方法对自由活塞发动机燃烧过程进行了仿真分析,并对活塞顶部形状进行了优化设计.结果表明,通过对电磁驱动的自由活塞发动机燃烧室的优化设计,提高了换气效率,增大了压缩比,缸内峰值压力随之增大.该研究为组织好电磁驱动自由活塞发动机缸内气体流动提供依据,为电动汽车和混合动力汽车的发展提供发动机基础.     

CO2双缸滚动活塞膨胀机Fluent模拟与分析

研究用双缸滚动活塞膨胀机代替节流阀,以提高CO2跨临界循环的效率.为了更清楚地研究CO2双缸滚动活塞膨胀机的工作情况,对其工作时内部的压力场、不同长径中间通道的压力场和湍流强度场进行了Fluent模拟与分析,压力场分析结果可以看出膨胀前后容积并非完全等于一级气缸和二级气缸的容积,还应加上中间通道的容积.不同长径中间通道...     

动压气膜轴承间隙平面流动的数值分析

基于计算流体动力学中的SIMPLEC算法,从流动模拟分析的角度对动压气膜轴承的工作机理,包括气体可压缩性、轴承间隙大小、轴颈偏心率及轴承运行线速度的作用等作了分析．结果表明,减小轴承的间隙、提高偏心率和线速度可以使间隙内压力增大,从而提高轴承的承载能力．本文的结果为动压气膜轴承的设计计算和三维轴承的计算提供了基础．     

内置偏心螺旋扭带的管内层流流动特性

采用数值模拟方法,对层流状态下内置偏心螺旋扭带的管内流动特性进行了研究。结果表明:螺旋扭带的偏心放置改变了管内流场的对称结构,轴向速度极值出现在扭带与管壁最大环空间隙中间,径向速度和周向速度极值出现在扭带圆周范围内的扭带两侧;轴向和径向速度极值随着扭带偏心率的增大而提高,而周向速度极值随着扭带偏心率的增大而减小;流体在偏心螺旋扭带作用下会形成一个围绕其轴线同向旋转的强制涡,当螺旋扭带靠近管壁时,该强制涡又会带动其外围流体旋转流动,形成一个与强制涡旋向相反的诱导涡;管内压力降随扭带偏心率及扭率的增大而减小,随扭带宽度及雷诺数的增大而增大;螺旋扭带的偏心放置促进了流体的径向流动,降低了流动阻力,有利于边界层内流体的扰动和更新。     

新型双作用气浮气缸优化设计及其工况分析

由于普通气缸摩擦力存在时变性和不确定性,故其摩檫力无法准确获取,难以实现气缸高精度的力伺服控制。基于静压气体润滑原理并结合空气轴承结构,构建了一种带有环形卸压槽的新型双作用气浮无摩擦气缸,实现了气缸活塞与缸筒内壁间的非接触无摩擦。该气缸的气浮活塞具有独立供气的特点,解决了传统气浮气缸往复运动过程中两腔气压变化时气浮活塞承载力不够而引起的活塞与缸筒接触产生摩擦的问题。采用Fluent软件仿真分析了偏心量、节流孔径、气膜厚度等因素对气浮活塞径向承载力和耗气量的影响,得出了多种气膜厚度下最优的气浮活塞节流孔径;研究了偏心量、供气压力对此最优节流孔径的影响,发现了其随偏心量增大而减小、随供气压力增大而增大的规律;开展了不同工况下活塞-活塞杆组件在缸筒中非接触无摩擦运动时的受力情况分析,得出了气缸空载工况时最低供气压力以及加载工况时最大外负载力与供气压力的关系式。研究结果可为该气浮活塞外径和节流孔径参数的选取、供气压力的确定提供参考,进而达到不同工况时满足径向承载力要求后的耗气量尽可能少的目的。     

带导叶气缸随转滑片式膨胀机性能的数值模拟

为向中小型发电场合提供适宜动力部件,提出了一种新型带导叶的气缸随转滑片式膨胀机,其设有随转子转动的气缸以减小磨损摩擦,缩小转子以增大腔室容积,且在进、排气流道中增设用以改善流动的导叶结构.结合动网格技术,选取RNG k-ε湍流模型,采用FLUENT软件对滑片数目分别为6和12的膨胀机方案进行动态模拟,并分析其内部流场特征及排气质量流量、温度和泄漏流量的变化以优化各方案性能.结果 表明:增加滑片数目有利于增强排气连续性,但膨胀机性能及效率略有下降;若将排气终边延后25°,则能减弱余隙容积的影响,使膨胀机性能提高,其平均排气质量流量增大2.42％,平均排气温度降低4.56 K,等熵效率提高2.08％,平均泄漏流量减少5.71％.     

电场与流场夹角对大气压等离子体羽动力学的影响

通过设计新型的交流激励氩气等离子体射流,在棒电极的下游产生了大气压等离子体羽.该射流与平行场射流和交叉场射流不同,它的电场与流场夹角可以在一定范围内改变.结果表明,在同一外加电压时,下游羽长度随着夹角的增大而减小.对于不同的夹角,外加电压的正、负半周期各对应着一个放电脉冲,并且放电脉冲强度随着夹角的增大而减小.利用高速影像,研究了夹角对等离子体羽动力学的影响.发现一个放电脉冲对应着一个子弹的传播过程,子弹的传播速度先增大后减小,并且其最大传播速度随着夹角的增大而减小.基于碰撞辐射模型,利用谱线强度比的方法研究了电子激发温度的空间分布,它反映出了净电场的空间分布.结果表明它与子弹传播速度的空间分布一致.     

自由活塞柴油直线发电机均质充量压燃工况分析

在分析活塞运动规律基础上,针对自由活塞柴油直线发电机HCCI燃烧过程,建立了耦合柴油详细化学反应机理的CFD模型,搭建了对置二冲程自由活塞柴油直线发电机实验样机系统,并通过实验测试结果验证了该CFD模型的有效性.仿真分析了初始温度、初始压力、当量比和压缩比等工况变化对HCCI燃烧的影响.仿真结果表明:自由活塞柴油直线发电机HCCI燃烧具有典型的两阶段特征,先进行低温反应放热阶段,后进行高温反应放热阶段;随初始温度、初始压力、当量比和压缩比的增大,燃烧相位提前,燃烧放热率峰值、缸内最高温度和最大压力随之增大.     

丙烷滚动活塞压缩机指示图测量与性能分析

为了研究制冷剂丙烷(R290)热物理性质对全封闭滚动活塞压缩机内部热物理过程及热力损失分布的影响,在高效工况下,分别利用制冷剂R22和R290对全封闭滚动活塞压缩机进行了内部动态压力测量和性能实验,并提出了一种分析滚动活塞压缩机指示图的新方法。所提方法将余隙容积内高压气体再膨胀损失分为余隙容积气体的充压损失和余隙容积气体的回流损失,从而将指示图分为7个部分。结果表明:R290替代R22后,制冷量、指示功率与输入电功率均有所下降,容积效率略有下降,指示效率和性能系数略有上升,压缩与排气过程中未出现高频压力脉动;排气压力损失有所下降,吸气和压缩过程热损失增加,二者的余隙容积损失接近。该结果可为研究R290房间空调器及压缩机提供参考。     

液压自由活塞发动机液压阀组特性研究

研究液压自由活塞发动机液压阀组动态特性.基于单活塞液压自由活塞发动机活塞运动规律,给出了其液压阀组形式,建立了阀组数学模型,对阀组的稳定性、频率响应、位移时间响应和流量特性进行了分析.结果表明:单活塞液压自由活塞发动机吸排油应分别采用反向和正向外流式锥阀;减小阀组的阀芯质量和黏性阻尼系数可减小阀芯运动与活塞运动之间的相位差,提高系统容积效率;排油阀开启过程瞬时开度大且阀芯运动受限位装置影响.     

深浅腔动静压轴承油膜特性

以用于某高精度数控车床主轴部件的深浅腔液体动静压轴承为研究对象,在对其进行理论建模与分析的基础上,采用计算流体力学软件对深浅腔动静压轴承油膜特性进行分析.分析不同的转速、供油压力、偏心率、油膜厚度和深腔夹角等因素对油膜承载力、进油孔流量和油膜温升的影响.结果表明:进油孔流量随主轴转速的增加先增大后减小,随主轴偏心率的增加逐渐减小;油膜温度随外部供油压力的增加逐渐减小且趋于平缓;油膜厚度在0.03mm左右时承载力和温升最合适;在深腔夹角为10°时,油膜的动压效果最明显,油膜承载能力最强.     

基于FLUENT的插齿机主轴液压轴承静态特性研究

利用基于有限体积法的计算流体力学软件FLUENT对插齿机主轴液压轴承的流场进行三维数值仿真,计算出轴承的动静态承载能力、流量、油膜刚度,分析并得出了相关轴承结构参数对液压轴承静态特性的影响规律．结果表明：当主轴静止时,随着偏心率的增大,承载能力随之增大,静态刚度逐渐减小;低速旋转时,承载能力和刚度均随着偏心率的增大而增大;当主轴在高转速大偏心率时,存在动压效应,并且动压效应对承载能力的影响不可忽略．分析结果可以为静压轴承的设计和优化提供新的计算方法和参考依据．     

自由活塞直线发电机总体参数设计方法

为获得自由活塞直线发电机总体参数的设计方法,基于发电机工作特点和运行规律,研究了主要结构参数与性能参数之间的匹配关系,包括气缸工作容积与输出功率、最高燃烧压力与气缸工作容积、压缩比与活塞质量及电磁负载与输出功率,由此构建了一种自由活塞直线发电机总体参数匹配模型,进而总结出一种利用振动特性的自由活塞直线发电机总体结构参数设计方法。利用该方法完成了一台原理样机的设计,并通过仿真和试验进行了验证,试验结果表明:仿真和试验的运行频率与设计目标最大误差为13.4%,最高燃烧压力最大误差10.5%,输出功率最大误差为6%,接近设计目标值。     

基于旋转矢量坐标的LPG发动机逐缸喷气模型

针对发动机平均值模型不能反映气缸间的差异性、控制精度难以满足日益苛刻的排放法规的要求的问题,文中以液化石油气(LPG)单燃料发动机为对象,提出了一种基于独创的旋转矢量坐标的发动机逐缸燃气喷射模型,并给出了6102LPG发动机6个独立气缸在一个燃料周期的燃气喷射量的具体表达式.试验结果表明,该模型能较准确地计算各气缸应喷射的燃气量,计算精度满足实际应用要求.     

二冲程发动机的关节連杆設計問題

本文用比鞍简化的假定,对二冲程发动机采用关节连杆时其尺寸参数约束条件的选择问题作了近似的分析.通过公式推导及具体数字比较看出:与四冲程发动机取几何压缩比相等作为约束条件有所不同,在二冲程发动机的场合中,以主付气缸活塞在上死点同高来作为约束条件,看出更为恰当.还应指出,本文所得一些结论都是基于比较简单的假定,如欲作更进一步的分析,则必须改用更精确的公式,同时对气口“时面”值的大小也宜计算并加以比较.     

InAs/InP椭圆形量子线的电子和空穴基态能量

在椭圆坐标系中采用有效质量近似和对角化方法研究了椭圆形量子线中电子和空穴的基态能量.考虑电子和空穴在材料中的质量失配以及空穴有效质量的各向异性,计算了无磁场时及存在磁场时电子和空穴的基态能量随偏心率ξ0及参数a的变化情况.结果表明,参数a一定时,粒子的基态能量随着椭圆截面偏心率ξ0的增大而减小;椭圆的偏心率ξ0一定时,粒子的基态能量随着参数a的增大而减小;磁场对空穴的约束作用较电子弱.     

单活塞式液压自由活塞发动机控制系统的开发

针对HFPE控制的各种要求,设计了单活塞式液压自由活塞发动机控制系统,提出了针对液压自由活塞发动机的控制策略.重点分析了活塞下止点位置修正和起动时活塞位置调整控制难点和面临的问题,根据液压自由活塞发动机特性提出了下止点位置修正控制策略.原理样机试验结果表明,该控制系统对液压自由活塞发动机的起动和连续运行的频率控制合理可靠,验证了控制策略的合理性和可行性;改善了液压自由活塞发动机下止点位置控制,保证了非正常情况下活塞回位,实现了可变压缩比控制,改善了冷起动和缸内燃烧效果.