航空发动机矢量喷管作动器电磁阀通油不冷却工况热分析

分析了航空发动机矢量喷管作动器电磁阀在通油不冷却工况所处热环境。建立了电磁阀热分析计算模型及其热平衡方程组。编制源程序进行了求解。结果表明:因为电磁阀尾部附近的作动器总体主油路仍然工作,带走热量;所以电磁阀在额定工况、通油不冷却工况下可正常工作。另外,还对影响电磁阀温度的四个主要因素:环境温度、焦耳热、入口油温、作动器总体主油路流量进行了一系列研究,得到了各因素对电磁阀温度的影响规律。其中,环境温度对电磁阀温度影响最大。当无量纲环境温度小于1.53时,电磁阀温度在可承受极限温度范围内,可以正常工作;当无量纲环境温度高于1.53时,电磁阀将处于超温状态,不能正常工作。     

作动器位移传感器常规工况热防护研究

航空发动机矢量喷管作动器位移传感器在超温后工作失效。为实现位移传感器热防护要求,考虑了作动器内的导热和对流换热项,建立了作动器系统内各部分温度分布的数学模型。在常规工况允许的参数变化范围内,研究了作动器环境温度t_(wai)、入口工作介质温度tin和冷却衬套厚度Delta(δ)三个因素对位移传感器热防护的影响。结果表明:降低环境温度、降低作动器入口工作介质温度,减小冷却衬套厚度,均能有效降低位移传感器温度,建议通过合理设计作动器环境温度、入口工作介质温度和冷却衬套厚度实现位移传感器热防护。     

发动机矢量喷管作动器电磁阀非稳态热分析

为研究航空发动机矢量喷管作动器电磁阀在不通油工况达到可耐受最高温度的时间(超温时间),采用集总参数法对电磁阀进行非稳态热分析。分别以整个作动器壳体和电磁阀部件为研究对象,考虑了电磁阀与环境的对流换热与辐射换热,建立了电磁阀温度与时间的数学模型,研究了环境温度T_(wai)、冷媒初始温度T0两个参数对电磁阀温度随时间变化关系的影响。结果表明:电磁阀温度随着环境温度的升高而升高;超温(T*℃)时间随着环境温度的升高而缩短。在环境温度与加热时间相同的条件下,电磁阀部件的温度远高于壳体的整体温度。在T_(wai)为250℃的不通油工况下,当T_0为70℃时,电磁阀部件的超温时间为17 min,电磁阀壳体的超温时间为59分钟,当T_0为93.76℃时,电磁阀部件的超温时间为15 min,电磁阀壳体的超温时间为50 min。     

辐射板强化喷管换热与红外抑制效果试验研究

试验研究了在发动机喷管中加装金属辐射板前后,喷管壁面温度、热喷流温度与喷管红外辐射特征的变化。结果表明,加装金属辐射板后,热喷流与喷管壁面之间的热量传递显著增强,热喷流中心温度降低,壁面温度明显升高,在90°方向上,热喷流3～5μm波段的红外辐射强度降低了38.5%。文中从热喷流、喷管壁面以及金属辐射板等相关部件的温度变化情况对红外辐射强度的变化原因进行了解释。      

汽油发动机水温高的原因分析

汽车发动机冷却系统的任务,就是使工作中的发动机得到适度冷却,从而使发动机运动部件在最适宜的温度范围内工作。而发动机在实际工作中,由于一些系统工作不正常和元件损坏,使发动机散热效果变差,发动机消耗过多燃油,可燃混合气燃烧异常,点火不正时等,造成发动机冷却液温度升高。汽车发动机水温高是一个常见的故障,会给发动机带来严重的损害,如引起发动机出现爆燃而使动力下降、油耗增加,润滑油变稀使发动机磨损加剧,甚至还有可能导致活塞膨胀,发动机出现拉缸等一系列严重问题。所以,我们在行车过程中,应保证发动机在正常的工作温度范围内运行。     

超超临界汽轮机高压缸旁路冷却系统冷却特性研究

采用耦合流动计算和共轭传热的数值方法研究了1 000MW超超临界汽轮机高压缸旁路冷却系统的冷却特性,给出了系统作用下高压缸内外缸和轴端平衡活塞等固体部件的温度场分布特性,对比了有/无内部旁路冷却系统在不同条件下高压缸的温度场。研究结果表明:超超临界汽轮机高压缸旁路冷却系统能有效冷却高压缸内缸和轴端平衡活塞,使整体温度水平明显下降,高压缸外缸温度略有上升,高压缸内缸在旁路冷却系统的作用下温度分布均匀;对于阶梯式平衡活塞的冷却作用,主要取决于3段汽封长度、汽封齿间隙及平衡活塞前径向间隙。     

采用气膜冷却的燃烧室流场数值研究

针对某采用气膜冷却的燃烧室在设计工况运行时喷管喉道内温度非正常升高所导致的烧蚀故障,该文基于有限体积方法数值模拟燃烧室内的流场,分析烧蚀的原因并提出改进方法.研究发现,冷却气膜在一个较大旋涡诱导作用下被卷入燃烧室中心区,导致喉部处局部温度非正常升高至2 252 K, 从而将内壁烧蚀.通过改变冷却气体的流量和进入燃烧室的入流方向,能使喷管喉部温度降低500 K以上,从而降低了发生烧蚀的可能性.该文还得到了最佳冷却效率的冷气入流方向角为60°~70°.     

斯特林发动机气缸内部工质流场特性的数值模拟

运用计算流体力学(CFD)方法对斯特林发动机气缸内部工质的流场进行了数值模拟.应用FLUENT软件,采用标准的κ-ε模型、使用动网格模拟发动机活塞的往复运动.计算结果表明:发动机气缸内部流场极其复杂,膨胀腔和压缩腔内的速度场、压力场以及温度场随活塞运动动态变化,回热器内温度和速度呈线性分布.该方法为气缸结构的优化设计提供了理论依据.     

四缸发动机冷却系统设计及发动机温度场分析

为评估某四缸发动机冷却系统设计的合理性,采用计算流体力学分析方法对该发动机冷却系统的布局设计、系统流量确定、冷却系统流场和发动机温度场开展了研究。针对缸体水套冷却液流速差异较大的问题,提出了在缸体水套添加节流缺口的优化方案。结果表明：各缸缸体水套冷却液流速均匀性明显改善,各缸套壁面温度可降低1～3℃。发动机转速12 000 r/min时,热平衡测试结果显示缸温最大差异约为4℃。机油温度约为129℃,温度可控(小于140℃),表明该四缸发动机冷却系统设计合理,可保证四缸发动机各缸冷却均匀及机油的冷却。     

四缸发动机冷却系统冷却性能分析及实验验证

为了给发动机冷却系统冷却性能分析提供方法参考,以某四缸发动机冷却系统为研究对象,基于计算流体力学仿真手段对其冷却系统冷却性能进行模拟分析。结果表明该四缸发动机冷却系统在发动机转速10000 r/min时的工作流量为90 L/min,该流量工况下缸体水套排气侧区、缸头鼻梁区冷却液流速满足高温区域流速不低于1.5 m/s的设计要求。4缸鼻梁区截面流量最小,3缸鼻梁区截面流量最大。经发动机台架热平衡实验验证,4缸的缸头火花塞垫片温度最高,3缸的缸头火花塞垫片温度最低。实测温度结果分布趋势与各缸鼻梁区截面处流量分布、发动机缸头温度场分布趋势基本一致,表明构建的冷却系统数值仿真模型是可靠的。缸头火花塞垫片在极限工况下的最高温度213℃在可接受范围内（小于250℃）,表明该四缸发动机冷却系统的冷却性能较好,可满足该四缸发动机的冷却。     

机车柴油机组合活塞的换热边界条件及热负荷

讨论了高强化机车柴油机钢顶铝裙组合活塞不同部位如活塞顶燃气侧换热边界条件、活塞侧面与冷却水、组合活塞接触部位、活塞内冷油腔、活塞裙内腔与油雾等热边界条件的确定，并以16V280ZJB型机车柴油机组合活塞为例，借助于通用的三维有限元分析软件MARC计算出16V280ZJB柴油机组合活塞的温度场，计算结果与实测结果相吻合，为进一步进行组合活塞的结构改进与优化设计提供了有效的依据。     

冷却油腔应用纳米流体强化活塞传热的数值模拟

活塞内冷却油腔采用高效换热性能的传热工质可以有效提高活塞的冷却效果,因此,将50 nm的Cu和金刚石颗粒添加到传统润滑油中,制成纳米润滑油并应用于活塞内冷却油腔.通过活塞组-气缸套三维耦合数值模拟研究内冷却油腔使用纳米流体对活塞组传热效果的影响.结果表明:与使用传统润滑油相比,活塞内冷却油腔应用体积分数为1%,2%,3%的纳米Cu润滑油和纳米金刚石润滑油作为冷却介质,可以有效地降低活塞温度.纳米金刚石润滑油对活塞组的冷却效果优于纳米Cu润滑油.     

振荡冷却活塞温度场及热机耦合分析

为分析内冷油腔对活塞的降温效果,对振荡冷却活塞在热负荷、机械负荷及热机耦合作用下的温度场及应力应变分布规律进行研究。采用VOF（volume of fluid）多相流模型、动网格技术等对活塞内冷油腔内机油的振荡传热过程进行Fluent数值模拟,得到内冷油腔各壁面换热系数;将结果映射到活塞固体表面,对活塞分别加载热负荷、机械负荷以及热机耦合作用,对比分析活塞在内冷油腔冷却前后的温度场变化,得到其热应力、机械应力以及耦合应力的变化规律。结果表明,采用内冷油腔进行冷却后,活塞各区域温度均有不同程度下降,其中活塞最高温度下降7.5%;活塞受热机耦合作用下的最大应力小于两者单独作用的结果之和;进行油腔振荡冷却后,活塞的热应力和耦合应力也有不同程度降低。所得到的活塞在内冷油腔冷却前后的应力分布规律,可为活塞内冷油腔的优化设计提供理论参考。     

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℃.     

高温长时间风洞喷管冷却结构CFD研究

高温长时间工作的风洞喷管需要冷却,这需要在喷管上开冷却通道槽。本文采用冷却效率较好的矩形冷却通道,研究喷管冷却的影响因素。文中建立喷管冷却结构三维模型,详细分析喷管的传热类型同时考虑辐射换热,基于简单准确原则对计算三维模型作一系列简化假设,最后采用CFD技术进行数值模拟。了解冷却通道高宽比对喷管冷却的影响规律,指出考虑和不考虑辐射换热喷管冷却效果的差别,同时明确气流总温对冷却效果的影响程度并提出改善措施。     

175F风冷柴油机喷油嘴热负荷的试验研究

通过在某型175F风冷柴油机上加装惯性增压管、改进冷却系统等措施,同时采用热电偶测量喷油嘴温度场的方法,对风冷柴油机喷油嘴热负荷进行试验研究.试验结果表明采取这些措施能降低喷油嘴热负荷;特别是同时加装惯性增压管和改进冷却系统,在115%负荷工况下喷油嘴高温区温度降低了29℃,其温度梯度、圆周温差也均有改善.     

高强化活塞内冷油腔振荡传热特性的场协同分析

为研究高强化活塞内冷油腔振荡强化传热机理,应用场协同理论对活塞内冷油腔中机油的振荡流动与传热过程进行分析.采用CFD软件Fluent模拟椭圆形油腔和水滴形油腔内机油的速度场、温度场的分布,得到2种结构油腔的平均场协同数和协同角余弦值在不同工况下的变化规律.结果表明,场协同理论能够很好地解释活塞内冷油腔的振荡强化传热性能...     

GMT压缩模塑过程中模腔内的传热行为

分析压缩模塑法生产GMT制品过程中模腔内的传热行为,对制品内部非稳态传热过程进行实验研究和数学模拟,计算结果与实验结果基本吻合;探索制品冷却速率对其结晶度及弯曲强度的影响,研究了适宜的模温及冷却速率。     

后置客车发动机舱温度场试验

针对后置客车发动机冷却系统散热不良的情况,通过客车道路试验实测了后置发动机舱空间各点温度分布情况,并分析了温度场分布的原因.对比了在不同车速下百公里油耗和发动机舱温度场分布的关系,分析温度场分布随车速变化的规律.指出在保证冷却系统冷却能力的情况下,冷却空气流量与散热器散热量成正比.并利用场协同理论,分析发动机舱内流场和传热特性,指出发动机舱内布置要减少涡流并尽量使温度梯度与流动方向一致.