四冲程自由活塞发电机活塞运动控制方法

为实现四冲程自由活塞发电机的连续稳定运行,提出并研究了基于直线发电机工作状态切换和冲程终点预测的自由活塞往复运动控制方法.在混杂系统范畴内,完成了运动控制系统仿真模型的建立,结合自由活塞发电机仿真模型和循环燃烧波动仿真模型,对控制过程进行了仿真研究.基于高性能数字信号处理器建立了四冲程自由活塞发电机的电控系统,对所设计的运动控制方法进行了实验验证,分析了失火对活塞往复运动的影响.研究结果表明:该运动控制方法稳定可靠、算法简单,满足了四冲程自由活塞发电机对活塞运动控制的要求.     

基于CFX的消声器改进设计及试验验证

以某农用型无人直升机用双缸四冲程水冷发动机消声器为研究对象,建立了消声器结构模型并运用流体动力学软件CFX进行仿真分析。对消声器进行了空气动力特性分析,并对消声器进行改进设计。改进后发动机功率损失降低到2.5%左右,消声器性能提升明显。     

航空活塞发动机失火时的缸压特性研究

以一台四缸四冲程的压燃式航空活塞发动机为研究对象,研究了发动机失火时失火缸的缸压峰值变化。通过压燃式航空活塞发动机燃烧系统的仿真,基于AMESim建立了航空活塞发动机模型,并通过实验台架采集到的数据对仿真模型进行验证。以失火时的缸压差值为失火特征,通过在模型中控制喷油脉宽,模拟喷油器故障。研究了在不同转速下,发动机的气缸失火对发动机气缸缸压的影响。结果表明,转速越快,失火特征越小。通过分析每个气缸的缸压变化,可以准确地判断出发动机是否失火和失火缸的位置。     

双缸四冲程水冷发动机模拟仿真及进气系统研究

对农用型无人直升机用电喷发动机进行进气系统匹配设计,为验证所设计进气系统动力性能,运用GT-Power软件对双缸四冲程水冷发动机进行仿真计算,并对模型的准确性进行验证。同时采用该模型设计符合电喷系统的进气稳流箱结构,探讨两种不同的进气系统对发动机动力性能的影响,并对进气直管进行优化设计,得到在巡航工况点和最大功率工况点时,功率最大点所对应的直管长度在70 mm左右。     

微型HCCI自由活塞发动机着火模型的研究

通过分析微型自由活塞发动机HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)燃烧过程主要受化学动力学控制的特性,结合自由活塞运动特点,使用变体积法对单次冲击微型HCCI自由活塞发动机着火时刻进行预测,并建立了相应的模型.在一台微型自由活塞发动机装置上,运用该模型对不同初始混合气压力情况进行了着火时刻的预测模拟,得到一定的结果,并进行了理论分析.     

水平对置二冲程活塞发动机工作特性仿真研究

利用Comsol软件对水平对置二冲程活塞发动机工作特性进行仿真。首先,确定发动机的曲柄连杆机构的运动形式以及各部分的受力情况;再通过设定7组不同摇臂数据对置活塞发动机的曲柄连杆机构,同时,确定曲柄连杆机构的其它部分数据;然后,利用Comsol软件建立水平对置二冲程活塞发动机仿真模型并对构件运动进行仿真分析,得到曲轴转角与活塞位移的相关数据并导入到GT-power模型中。利用GT-power软件仿真依次得到各组方案的P-V图及缸压图,从而得到各方案的最大压力与功率并进行参数化分析,最终得到最佳方案。     

被动进气式自由活塞发电机设计与特性分析

设计了一种采用轴向直流换气的被动进气式自由活塞直线发电机,阐述了其主要结构和工作原理,建立了动力学及热力学方程,实验验证了仿真模型的工作过程,分析了工作过程运动特性和相关结构参数对系统性能的影响规律,为性能优化及样机设计提供依据.结果表明工作过程中,发动机换气持续时间约占全周期的58％,有利于新鲜充量进入到气缸;活塞运动曲线呈非对称状,在上止点加速度变化剧烈,需要加大燃烧放热速度来适应其变化;适当加大活塞质量及排气口开闭位置,减小点火提前位置和进气阀门的开启压力,可使样机具有较高的输出功率.     

发动机曲轴连杆机构振动源仿真分析

如何真实模拟发动机振动噪声激励载荷是发动机NVH的一个关键技术。本文结合虚拟样机分析技术,利用UG及ADAMS软件建立发动机曲轴连杆机构的虚拟样机,对曲轴连杆机构进行了多体动力学仿真,得到发动机曲轴连杆及活塞动力学特征数据曲线,为后续发动机的噪声与振动的分析和预测,提供了更为准确的约束条件。     

基于ANSYS的495Q发动机活塞模态分析

利用ANSYS将495Q型发动机活塞建立有限元模型,进行模态分析。得到了活塞在自由状态固有频率和模态振型进而确定活塞的振动特性,并根据得到的几阶振型图分析应力状况,找出活塞相对应力集中处,最后对活塞裙部的形状进行优化改进。通过分析和改进,使活塞的动力学特性更加合理。     

冷却液温度对柴油机热功转换效率的影响

以热力学第一定律为基础,分析了柴油机热功转换的机制,在此基础上建立了基于GT-Suite软件的仿真模型,实现了冷却系统与发动机的耦合仿真。设计并进行了DEUTZ TCD8V2015型柴油机的热平衡试验,对仿真模型进行了校核。利用所建立的分析手段,研究了冷却液温度变化对柴油机热功转换过程的影响,得出了发动机性能及缸内传热随冷却液温度的变化趋势。结果表明柴油机中小负荷时冷却液温度变化对热功转换效率影响较大,冷却液温度每升高20℃,热功转换效率增加2%～3%。     

自由活塞内燃发电机稳定运行参数耦合分析

针对自由活塞内燃发电机较难实现稳定运行的问题,对自由活塞内燃发电机工作过程活塞受力状况进行了分析,结果表明其工作过程可以看成是单自由度有阻尼强迫振动系统。结合工作过程中的能量守恒原理,分析了自由活塞内燃发电机稳定运行过程中结构参数与性能参数之间的耦合关系,通过等效计算,获得了自由活塞内燃发电机稳定工作所需要的匹配参数。并以一样机为例,对分析结果进行了仿真验证,结果表明通过等效计算所确定的匹配参数能够近似实现稳定运行,验证了分析的正确性。     

自由活塞内燃发电机能量转换与传递过程研究

根据能量守恒定律,建立自由活塞内燃发电机运行过程周期能量模型.通过计算获得一个周期内的能量转换规律,并分析相邻周期的能量传递过程,得到不同压缩比下的能量变化情况及其对性能的影响.分析结果表明,自由活塞内燃发电机能量转换有效效率的理论值可达40％.燃烧、扫气及散热等为能量损失的主要部分.连续运行过程中,一侧气缸作功行程后期的部分能量作为压缩能传递给另一侧,直接影响下一周期燃烧.压缩比变化对各能量及有效效率有不同影响,保持压缩能稳定对运行控制至关重要.     

压缩空气驱动自由活塞膨胀机-直线发电机特性试验

提出了一种采用有机朗肯循环(ORC)系统的自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)试验样机,并在压缩空气试验平台上对FPE-LG样机的运动特性进行了试验研究。结果表明,在进气压力较高的工况下,FPE-LG能够稳定运行,基准位置处活塞速度和运行止点位置的循环变动较小。当进气压力为0.2 MPa,工作频率为2.5 Hz时,活塞最大速度接近1.2 m/s;进气角、排气角和进气压力对活塞运动的对称性和直线发电机输出功率有重要影响,减小排气角或增大进气角,有利于提高活塞运动的对称性、减小活塞运动的循环变动、明显改善直线发电机的输出功率。当进气压力为0.19 MPa,工作频率为2.5 Hz时,直线发电机输出功率的峰值最大,约为19.0 W。     

自由活塞式内燃发电机启动过程分析

针对自由活塞式内燃发电机启动过程巾的匹配问题,建立了内燃发电机系统启动过程的数学模型.通过对活塞运动位移及速度的简化,推导出直线电机驱动力简化表达式.研究结果表明:增加内燃发电机的活塞运动组件质量,可以减小直线电机的驱动力,但是活塞组件达到的最大速度减小,不利于高速启动;减小内燃机摩擦阻力系数以及有效压缩比也可以降低直线电机的驱动力.利用该简化公式分析了一台样机的启动过程,获得了该样机所需要的最小驱动力.     

设施膜上移栽机栽植机构设计与试验

针对设施蔬菜穴盘苗移栽机膜上作业效果不好、稳定性较差等问题,设计一种八杆栽植机构,建立八杆栽植机构的数学模型并进行仿真分析与效果验证。使用Adams动力仿真软件,对八杆栽植机构的虚拟样机在取投苗效率为120株/min,栽植深度为60 mm,株距为200 mm、300 mm、450 mm时进行仿真分析,仿真分析结果表明:膜面连接长度满足蔬菜移栽机行业标准。按蔬菜移栽机膜面穴口开孔合格率中膜面连接长度测定方法对八杆栽植机构样机进行试验测试,试验结果表明:样机株距设置为200 mm、300 mm、450 mm时,膜面连接长度平均值为141 mm、237 mm、368 mm,与仿真结果误差分别为8.5%、6%、6.1%。     

深井离心泵轴向力数值预测与试验

轴向力的预测和平衡是多级泵设计和优化中的重点和难点。以150QJ20型深井离心泵为例,在Fluent中采用标准k-ε湍流模型、SIMPLEC算法、二阶迎风方程,对包含叶轮、导叶在内的两级深井离心泵进行了全流场数值计算,对不同工况下的泵效率、单级扬程和单级轴向力进行了预测。随后对样机进行了外特性和轴向力的试验测量。将数值模拟结果与试验结果对比,分析了预测值与试验值的差异,结果表明利用数值模拟方法可以较为准确地预测深井离心泵的外特性和轴向力。     

基于多核CPU的复杂液压产品快速并行优化方法

为缩短复杂液压产品的研发周期和提高系列化产品的开发效率,提出一种基于多核CPU的复杂液压产品快速并行优化方法。该方法利用粒子群算法寻求产品设计参数的优化和性能指标的约束,将每个仿真程序视作粒子群个体。采用两级加速策略,即CVODE求解器加速和多核CPU加速。以非对称轴向柱塞泵三角槽优化设计为研究对象,通过物理样机试验对CVODE求解器加速方法的准确性进行验证,结果显示,试验与仿真结果吻合度较高。利用粒子群算法对三角槽主要参数进行优化以降低泵输出流量脉动。对比三角槽结构优化前后的流量脉动率,结果显示,在不增加柱塞腔压力的条件下,非对称轴向柱塞泵三角槽优化后的流量脉动相比优化前降低了36%。该方法可脱离专业仿真软件平台,能够独立运行于Windows操作系统,解决液压动态仿真对专业软件依赖的问题,且多进程比多线程编程更容易实现。在8核CPU工作站仿真条件下,与SimulationX平台仿真方法相比,该多核CPU并行方法的仿真效率提高10倍以上,与双核计算机并行运行效率相比提高近5倍。     

特低扬程竖井贯流泵装置水力特性试验研究

结合江苏省常州市大运河东枢纽泵站工程,对设计净扬程(1.0m)的特低扬程前置竖井式贯流泵装置特性进行了试验研究。试验测试了模型泵在不同叶片角度下运行的能量特性、汽蚀性能和飞逸转速特性,在此基础上换算得出原型泵的水力特性,绘制了模型以及原型泵装置的综合特性曲线和单位飞逸转速曲线。试验结果表明,泵装置最优工况点的模型装置效率为78.83%,对应的扬程和流量分别为1.70m和22.66m3/s;在设计扬程1.0m、流量25.35m3/s时的模型装置效率为67.5%。对于特低扬程泵站,竖井贯流式水泵具备能量特性好,装置效率高,且运行和维护方便等优点,特别适用于平原水网地区的防洪排涝工程。