柴油机流固耦合系统稳态传热数值仿真

建立活塞组-缸套-冷却水-机体流固耦合传热系统,并利用有限元分析软件的流固耦合计算功能,把单个零件的传热外边界条件变成内边界,使得传热仿真更合理更简单。以某增压柴油机为例,用ANSYS软件对建立的三维流固耦合模型进行了稳态传热数值仿真,得到了耦合系统的温度场和流场云图。活塞关键点温度的计算值和实验测量值对比表明：用流固耦合方法模拟柴油机活塞组-缸套-冷却水-机体之间的稳态传热是可行的,且仿真结果与实测数据吻合较好。     

活塞-缸套周期性瞬态传热仿真

为解决计算柴油机单个零部件传热时边界条件难以确定的问题,用耦合传热的方法,把活塞、缸套传热时的外边界条件变成内边界处理,利用有限元软件进行建模仿真。以X6130型柴油机为例,用有限元分析软件ANSYS建立了活塞-缸套的三维模型,并对其额定工况下一个工作循环内的瞬态传热进行了仿真计算,得到了活塞-缸套上关键点的温度波动曲线。部分计算结果和实验结果对比表明：用耦合方法模拟活塞-缸套之间的传热过程是可行的,且仿真结果与实测数据吻合较好。     

考虑沸腾换热的柴油机缸盖流固耦合传热分析

以CFD软件Fluent和FEA软件ABAQUS为仿真计算平台,建立了柴油机气缸盖与冷却水腔所组成的流固耦合传热模型,进行了流体与固体之间的传热仿真模拟。为反映沸腾换热的影响,基于单相流沸腾换热模型编写相关子程序,并嵌入到Fluent软件中。结果表明:与不考虑沸腾传热的单相流对流传热计算结果相比,沸腾换热可有效强化缸盖冷却水套内的传热,降低缸盖的高热负荷。     

考虑冷却流场的缸套失圆耦合分析

以ANSYS为平台,在整体冷却水系统数值计算结果的基础上,应用流固共轭耦合传热的数值方法,计算了冷却水流动对缸体与冷却水耦合模型的温度和气缸体热变形分布的影响,给出了整体冷却水系统的流场、压力场.对冷却水流动影响下的耦合模型的温度场、缸体的热变形及缸套的失圆问题进行了研究分析.     

高压共轨柴油机缸盖-冷却水耦合传热研究

采用试验测试与数值仿真相结合的方法,以一款国IV非道路柴油机为研究对象,基于顺序耦合思想建立了缸盖-冷却水流固耦合传热模型,研究了缸盖的温度场、热应力和热应变的分布规律。研究结果表明:将缸盖和冷却水作为一个耦合系统进行流固耦合传热研究,能够将难以确定的外边界条件转换成内边界条件,从而更好地模拟内燃机工作循环过程中缸盖的传热状态,使仿真结果与试验结果误差更小,在5%以内。从数值仿真分析发现,冷却水高温区域主要集中在鼻梁区以及排气侧部分狭窄区域;缸盖的4个鼻梁处温度较高,并在鼻梁处出现应力集中现象,最高温度和最大应力均出现在第4缸鼻梁处;缸盖在排气侧周边的变形较大,最大变形在EGR冷却水入口处的尖角位置。     

基于有限元柴油机气缸垫固流耦合场分析

建立了汽车发动机气缸盖、气缸垫与冷却水组合结构有限元分析的三维CAD/CAE应用软件集成系统,采用固流耦合分析方法确定了固流独立个体的耦合热传递边界面,通过单元转换,在单一模型中完成了流场、温度场和应力场的计算,与试验结果对比,计算误差满足工程设计要求,可为气缸盖与气缸垫组合设计提供一定的理论依据。     

磁流变减振器多场耦合仿真分析

研究了磁流变减振器电磁-流和流-固耦合的建模方法及求解方法。基于电磁-流和流-固耦合有限元方法,利用Adina软件建立高精度的流-电磁有限元网格模型和固体有限元网格模型,并在Adina软件后处理中进行求解分析,分别得到了磁流变减振器非控状态和通电状态的阻尼力-速度特性、示功特性、磁场分布特性、核心区域流场压力场和速度场特性。仿真结果表明:在高速磁流变液的冲击下,核心区域流场压力场变化明显;根据磁场分布特性,说明设计的单筒磁流变减振器结构能增大阻尼力调节范围。在电磁-流和流-固耦合计算中考虑了流体湍流流动,尽量使仿真模型与物理模型保持一致,试验结果与仿真结果吻合较好。     

天然气发动机气缸盖流固耦合传热研究

利用CFD计算软件对天然气发动机气缸盖及其冷却水套进行了三维流固耦合流动与传热数值模拟,得到了缸盖温度场和水套流场的信息并进行了分析评价;将计算结果与试验结果进行对比验证了模拟的准确性。根据计算发现的问题,提出了改变上水孔面积的改进措施,通过加大第5缸附近的水流量,减小第1、2缸附近的水流量,改善了冷却效果。     

YZ4105柴油机机体温度场的测量和三维数值模拟

在测量YZ4105柴油机机体和冷却水温度的基础上,建立了机体和缸套耦合数学模型,确定了相应的边界条件,用有限元分析方法计算了机体和缸套的温度场。     

基于质量限制的全钢活塞温度场的三维数值模拟

为满足发动机向高功率密度(HPD)方向发展的需要,设计了一种新型全钢活塞,论述了全钢活塞传热边界条件,并借助有限元分析软件MSC.NASTRAN对其进行温度场计算,与传统铝活塞在重量上进行了对比,为全钢活塞的结构分析和改进提供了参考。     

柴油机气缸套温度场有限元分析

针对柴油机气缸套热负荷的问题,根据实测的温度场数据对气缸套进行了边界条件计算,建立了较为完整的数学模型和几何模型,采用有限元分析方法分析了柴油机标定功率工况下气缸套三堆温度场及热变形。研究结果表明:在标定工况下气缸套的工作温度最高达494 K,出现在缸套内壁面的上部区城。缸套内壁径向的最大变形量为0.246 mm,出现在缸套上部。     

4100QBZL柴油机湿式气缸套温度场试验研究

针对柴油机气缸套的热负荷问题,在不同工况下采用热电偶法实测了4100QBZL柴油机湿式气缸套内壁面关键点的温度值,分析了气缸套的工作温度随发动机转速以及负荷的变化关系及其温度分布的特点。试验结果表明:各缸温度值随着负荷与转速的增加而增加,其中第3缸测点温度高于其它3缸温度;在最大转矩工况下气缸套的工作温度最高达120.2℃,位于在3缸气缸套内壁面的上部。     

有限元分析方法在内燃机活塞研究中的应用

从内燃机活塞有限元网格模型的建立、活塞复杂边界条件的确定以及活塞有限元计算这三个方面系统阐述了目前应用有限元分析方法对内燃机活塞进行温度场、应力应变和传热分析,以及热负荷和机械负荷交叉迭代耦合分析的现状和发展趋势。     

履带车辆传动系统的传热仿真

分析了履带车辆传动系统的传热过程，应用集总参数法建立了传动系统的传热模型，基于一维不可压缩流动理论建立了传动润滑系统的流动模型。采用耦合分析的方法将传动系统的传热与流动作为一个整体进行研究，建立了履带车辆传动系统的综合传热仿真模型，并编制了仿真程序。对某型履带车辆传动系统的传热进行了实例仿真，仿真结果与试验值较为一致，为研究其传热性能提供了有效的依据。     

大气压力对发动机本体传热量的影响研究

以某型车用发动机为研究对象,基于发动机仿真软件Gt-Suite建立了发动机工作过程及其冷却系统全耦合数值仿真模型,利用台架热平衡试验对该型发动机在外特性工况点下的功率、燃油消耗率和本体传热量进行了验证,结果表明该仿真模型具有良好的计算精度.通过改变模型环境边界条件,计算并分析了大气压力变化对该型发动机在最大扭矩工况和额定工况下本体传热量的影响.该研究可为提高车用发动机高原环境适应性及其技术改进研究提供理论依据.     

土壤中非稳定耦合渗流问题的拟解析解及压力动态特征

在考虑多孔介质中流体流动与岩土介质耦合作用的前提下 ,基于流固耦合力学理论 ,建立了土壤中非稳态渗流问题的流固耦合数学模型 ,并对该强非线性数学模型采用摄动法及积分变换法进行拟解析求解 ,讨论其压力动态特征 ,分析压力随饱和度 S及时间 t变化的情况 ,为实验室确定压力饱和度渗透率三者之间的关系提供理论依据。