某特种发动机活塞瞬态动力学分析

采用CATIA软件建立了某特种发动机活塞的三维模型,利用有限元分析软件ANSYS建立活塞的有限元模型,对活塞进行了瞬态动力学分析,得到了活塞的最大应力及危险部位,为该曲轴的优化设计提供了依据。     

内燃机活塞拍击仿真分析

建立了活塞与缸体拍击的有限元模型,施加边界条件后进行了初步瞬态响应分析,发现缸体表面振动加速度仿真结果与试验吻合,验证了模型的正确性。基于此模型,分析了活塞在气缸内的运动规律,并分别研究了不同曲轴转速下的拍击力变化趋势、活塞销偏置量和活塞间隙对活塞拍击力的影响。结果发现:合适的负偏置和小的活塞间隙有利于降低活塞拍击力;在低转速时燃气爆发时刻的活塞拍击力占主要,高转速时燃气爆发时刻的拍击力相对不明显,为内燃机的性能改进提供了依据。     

基于ANSYS发动机活塞有限元的分析与优化

对活塞在机械负荷作用下的应力和变形进行了研究。首先,利用三维制图软件UG建立了内燃机活塞的几何模型,在三维有限元分析软件中转换有限元模型。然后探讨了活塞机械载荷的确定方法。完成了活塞在机械载荷作用下的应力与变形分析,并考虑了活塞裙部侧推力的影响。结果表明：活塞的应力主要受机械载荷的影响,同时活塞变形呈轴对称分布,变形后裙部外形轮廓形状发生较大变化。因此,本文的研究结果将为活塞改进设计提供参考。     

钢顶球铁裙组合活塞的三维接触分析

以16V280ZJA型柴油机钢顶球铁裙组合活塞为对象,建立了活塞钢顶－球铁裙－连续螺钉－活塞销四体接触计算模型,采用该模型对组合活塞在预紧工况、最大惯性力工况、最大气体爆发压力工况下进行了三维有限元分析,根据Von-Mises屈服条件对活塞疲劳强度进行分析,计算结果与该活塞在预紧工况与最大压缩工况下的应力应变实验结果进行了对比,以确定活塞受力薄弱环节,从而改进组合活塞的结构设计。     

6110型柴油机活塞温度场及底喷冷却研究

采用三维建模软件Pro/Engineer建立了活塞的三维模型,将模型导入Ansys中进行活塞温度场的数值模拟,得到活塞三维温度场的分布;经过底喷冷却后使得活塞燃烧室中心部位温度降低了34℃,第1环槽和第1环岸温度分别降低了8℃和12℃.活塞的底喷冷却一定程度上对活塞的结构设计和改进提供理论依据.     

自由活塞初速度对微发动机燃烧特性的影响

根据自由活塞发动机的动力学特点,提出单次冲击微型均质充量压燃（HCCI）自由活塞发动机工作过程的模拟方法,并对目前定容燃烧模型进行一定的修正．考虑自由活塞的动能变化对燃烧参数的影响,提出自由活塞截断速度的概念,比较改进后的燃烧模型与目前的定容燃烧模型的计算结果,显示出改进模型的合理性．同时运用改进模型对HCCI自由活塞发动机不同初始速度下的燃烧特性进行模拟,得到了工作压力、温度、着火时刻的变化规律,以及自由活塞运动特性,为该微动力装置的设计提供了理论依据．     

隧道活塞风速计算方法及其影响因素分析

针对隧道内活塞风会对安全门和广告灯箱等引起破坏的问题,开展了地铁单线无风井和有风井两种形式的隧道空气动力学特性分析,建立了隧道各断面之间的一维伯努利方程和流体连续性方程,研究了不同形式隧道下活塞风速的理论计算模型. 并使用SES软件建立其仿真模型对计算模型的结果进行验证, 重点研究了对活塞风速影响的主要因素.结果表明:隧道内活塞风速与列车速度、列车长度和列车外表面光洁度等成正比例关系,而活塞风井高度、断面面积和风井位置等参数对活塞风速影响不大.所提出的计算模型可用于实际工程中活塞风速的简便计算.     

同心式双动旋转活塞发动机理论

为了利用易于制造生产的机械另件来组成旋转活塞发动机,本文提出了一个新的工作原理并对于一种结构形式进行了理论分析。其中大小活塞用锥形齿轮与万向接头相互联系并以等速与不等速相结合的方式绕同一轴心旋转。进气排气的控制可以通过元周槽孔来进行,而高压气体的密封可以采用面性接触。文中提供了发动机工作的普遍关系以及所具备的特有性质,分析的结果并通过模型来验证。     

柴油机全浮式活塞销连接副的运动及润滑特性研究

基于弹流润滑理论、平均流量模型及微凸峰接触理论,综合采用基于模态压缩法的多柔性体和有限差分法耦合求解了某柴油机全浮式活塞销连接副的运动特性及混合润滑特性,并考察了结构表面粗糙度对活塞销轴承摩擦损失功率的影响.结果表明:活塞销的转动角速度较小,在整个做功冲程几乎为0;工作过程中,活塞销轴承大多处于混合润滑状态,仅在吸气冲程和排气冲程连杆摆角最大的时刻附近处于流体润滑状态;可适当减小活塞销（孔）轴承的表面粗糙度来提高活塞销的转速,以显著降低活塞销轴承摩擦损失功率,继而改善润滑状况.      

柴油机活塞缸套摩擦副润滑和多柔体动力学耦合特性

为研究四冲程车用柴油机活塞-缸套摩擦副的动力学及润滑特性,提出了一种新的活塞-缸套摩擦动力学耦合模型.模型中采用绝对节点坐标公式(ANCF)描述活塞-连杆-曲轴多柔体动力系统,采用平均雷诺方程和微凸体接触理论描述混合润滑模型,基于商用软件结合二次开发程序实现仿真计算.对活塞缸套摩擦副的润滑动力学计算分析表明,由于缸内压力和活塞敲击作用,缸套会产生最大值为23.6μm的瞬时变形.与刚体模型相比,考虑部件的弹性变形不仅会使活塞横向位移增加40%,还会使得活塞润滑域出现油膜压力的局部集中.另外,柔体模型的循环平均功耗更小,与刚体模型相比相差17.7%.     

基于数值仿真的水下活塞机动力系统建模

水下活塞机动力系统模型以往需要试验才能得到。基于数值仿真方法研究活塞机做功过程,考虑过膨胀现象对活塞机输出性能的影响,建立活塞机指示功计算公式。由指示功拟合公式推出活塞机输出转矩,减去系统辅机消耗的力矩,结合完全气体状态方程得到水下活塞机动力系统模型。根据该模型设计仿真程序和半物理仿真实验对比。数学模型的仿真结果与半物理仿真试验结果相对最大误差为5.28%。研究结果表明,采用数值仿真和理论推导相结合得到的水下活塞机动力系统模型可以代替试验用于水下动力系统特性研究的初步验证。     

活塞隔热性能有限元分析及试验验证

采用有限元计算方法和试验验证相结合对某复合隔热结构活塞的隔热性能进行了研究.首先基于性能仿真计算及经验公式确定了活塞换热边界条件,然后利用有限元热分析方法得到了该活塞的温度场及热流分配模型,并探讨了复合隔热结构活塞热流分配模型发生变化的原因.最后通过复合隔热结构活塞温度场模拟试验对活塞的隔热性能进行了试验验证.研究结果表明,隔热垫、气隙等隔热结构提高了活塞的热、机载荷承载能力,活塞隔热度超过了60%;复合隔热结构活塞温度场模拟试验结果与有限元计算结果之间误差在5%以内,说明有限元计算结果具有很高的工程参考价值.      

热-压形变对超高压水压泵柱塞副间隙泄漏的影响

柱塞副间隙的泄漏是影响柱塞泵容积效率的主要因素,超高压工况下柱塞副微米间隙的热-压形变不可忽略.利用流-固-热耦合方法,建立柱塞副压形变主导模型和热-压耦合形变模型,对单边间隙高度5μm的柱塞副二维轴对称模型中的压差流动进行仿真计算.结果表明:当柱塞副入口压力为110 MPa时,在间隙入口受压形变占主导,单边间隙增大4...     

考虑连杆-曲轴变惯性影响的活塞二阶运动分析

为分析活塞二阶运动轨迹和裙部侧向力,提出一个包括连杆和曲柄动力学在内的活塞动力学和摩擦学耦合分析模型.该模型同时也将活塞环组摩擦力、活塞销和曲轴偏置、配缸间隙对活塞动力学和摩擦学的影响考虑在内.计算和比较了连杆和曲轴变惯性对活塞二阶运动和侧向力的影响,同时也分析了配缸间隙对活塞二阶运动的影响.结果表明,连杆变惯性及配缸间隙都对活塞二阶运动和裙部侧向力有重要影响.     

配气阀结构参数对活塞凸轮发动机性能的影响

为了研究配气阀结构参数对活塞凸轮发动机性能的影响,使用瞬态分析方法建立了发动机缸内热力过程的数学模型,并通过计算机仿真分析了各配气阀结构参数对发动机性能的影响。研究结果表明,配气机构的气道孔直径大于某一定值后,其对凸轮活塞发动机耗量和指示功率影响较小;在保证功率的前提下,减小进气角可以提高发动机的经济性;选择使活塞在回行开始时缸内压力降到背压值的预排气角,可以提高发动机的动力性;最佳的压缩角、预进气角可以通过本文的计算模型从多种方案中优选得到。     

直线冰箱压缩机活塞位移的自传感技术研究

通过对直线冰箱压缩机的动磁直线电机的等效电路进行分析,建立了活塞位移自传感器的数学模型,得出了压缩机活塞位移的检测及控制方式.为了研究自传感器的性能,设计了一套基于虚拟仪器的活塞位移测控系统,分别对变电压驱动和变可控硅的导通时间驱动方式下的自传感器特性进行了实验研究.实验研究结果表明,利用直线电机作为位移传感器的方法是行之有效的,在活塞行程范围内,变电压和变导通时间驱动方式下的稳态误差分别小于4.4%和7.3%,在上死点附近,最大稳态误差分别为1%和3%,完全可以满足直线冰箱压缩机的控制要求.     

冷却油腔位置改变对活塞温度场的影响

研究活塞冷却油腔位置改变对活塞温度场的影响.采用Pro/E软件建立德国1015型柴油机活塞的有限元模型(FEM).在性能计算的基础上确定了活塞顶等部位的热边界条件.利用ANSYS软件研究活塞振荡冷却油腔位置改变后,活塞各关键部位温度的变化规律及其对冷却油腔位置的敏感程度.结果表明,冷却油腔位置对活塞各部位温度的影响规律有较大的差别.冷却油腔位置改变对活塞第一环槽影响最大,不仅温度的变化速度有极值点,而且通过移动冷却油腔可以使第一环槽的温度降低约30℃.     

液压缸活塞微织构化表面动压润滑性能理论研究

为研究液压缸活塞微织构化表面的动压润滑性能,在液压缸活塞表面加工开口形状为圆形、椭圆形、正方形、正六边形的微织构,利用雷诺方程对活塞表面与液压缸缸筒内圆之间的流场进行数学建模,并采用MATLAB软件进行仿真计算,研究微织构开口形状、活塞运动速度及微织构深径比对活塞表面动压润滑性能的影响。结果表明,在活塞表面加工4种不同开口形状的微织构均可改善活塞表面的动压润滑性能,其中椭圆形微织构的改善效果略差;随着活塞运动速度的提高,不同形貌微织构表面的摩擦因数均增大,活塞表面动压润滑性能变差;圆形微织构的深径比为0.009时,活塞表面的动压润滑性能较佳。