一种小型长方体扁平定容燃烧弹结构设计与优化仿真
发布时间：2020-12-12 20:08
在内燃机燃烧室环境中直接开展全边界条件的研究工作较为困难,通常采用燃烧模拟装置对内燃机燃烧过程进行研究。本文设计优化了一种用于预混气体燃烧的小型扁平定容燃烧弹装置,采用的长方形视窗便于观测从火花塞点火开始的完整燃烧过程。基于已有定容燃烧弹的文献资料和本文研究需求,提出一种长方体20mm×20mm×100mm的小型扁平定容燃烧弹,并对定容燃烧弹的点火装置、进排气装置、压力传感器、温度传感器等进行了针对性设计。采用三维建模软件对定容燃烧弹模型进行建模及结构干涉性检查,为开展有限元分析及结构优化奠定基础。利用有限元法对模型零件进行结构力学分析,并根据强度理论对分析结果进行强度合理性的判断,根据等效应力、总位移及安全系数的仿真结果依次确定各零件可优化参数,通过对各零件模型进行响应面分析,确定了各零件参数的可优化空间,优化后单独零件均符合安全性要求。最后根据定容燃烧弹装配体有限元分析表明:优化后钢材料结构安全系数在5以上,紫铜柔性垫片安全系数在1.4左右;整体结构总位移由0.020102降为0.018587,燃烧室上下壁形变集中部分减少;整体质量由原来的18.03272 kg减小到11.9751...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
吉林大学实验室快速压缩机结构模型[24]
燕山大学工学硕士学位论文-4-图1-2激波管示例图[27]1.2.3定容燃烧弹定容燃烧弹是模拟发动机活塞运行至上止点时燃烧室内工况的一种实验装置[28]，该装置通常为一个拥有玻璃观察视窗且能够抗高温抗高压的箱体，由于没有压缩过程，实验环境为定容状态，因此便于得到更大更清晰的可视化视常相比其他反应装置，定容燃烧弹结构更简单，对反应物点火燃烧时的热力学参数、湍流流动参数以及点火工况拥有更好的控制空间，能够方便地进行单一参数对燃烧过程影响的研究[29]。如图1-3所示为国外某清洁燃烧发动机实验室中一款多功能定容燃烧弹的三维模型外观，定容燃烧弹主要包括燃烧室箱体、高透光石英视窗、地脚固定架三部分，其所涉及的功能结构有加热棒安装槽、压力传感器安装口、缸内温度传感器安装口、缸体温度传感器接口、喷油装置及法兰、排水口等。图1-3多功能定容燃烧弹作为燃烧机理探究装置，定容燃烧弹在内燃机燃烧模拟实验中起到的重要作用，国内外学者对定容燃烧弹的研发也做了很多工作[30-40]。2004年，张纪鹏等[30]提出了一种多功能定容燃烧弹，该装置满足了多种燃烧过程功能，如定容燃烧、定压燃烧、
燕山大学工学硕士学位论文-4-图1-2激波管示例图[27]1.2.3定容燃烧弹定容燃烧弹是模拟发动机活塞运行至上止点时燃烧室内工况的一种实验装置[28]，该装置通常为一个拥有玻璃观察视窗且能够抗高温抗高压的箱体，由于没有压缩过程，实验环境为定容状态，因此便于得到更大更清晰的可视化视常相比其他反应装置，定容燃烧弹结构更简单，对反应物点火燃烧时的热力学参数、湍流流动参数以及点火工况拥有更好的控制空间，能够方便地进行单一参数对燃烧过程影响的研究[29]。如图1-3所示为国外某清洁燃烧发动机实验室中一款多功能定容燃烧弹的三维模型外观，定容燃烧弹主要包括燃烧室箱体、高透光石英视窗、地脚固定架三部分，其所涉及的功能结构有加热棒安装槽、压力传感器安装口、缸内温度传感器安装口、缸体温度传感器接口、喷油装置及法兰、排水口等。图1-3多功能定容燃烧弹作为燃烧机理探究装置，定容燃烧弹在内燃机燃烧模拟实验中起到的重要作用，国内外学者对定容燃烧弹的研发也做了很多工作[30-40]。2004年，张纪鹏等[30]提出了一种多功能定容燃烧弹，该装置满足了多种燃烧过程功能，如定容燃烧、定压燃烧、
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型湍流定容燃烧弹湍流场数值分析[J]. 秦思雨,张欣,王跃. 车用发动机. 2019(06)
[2]基于ANSYS Workbench的连杆强度校核及模态分析[J]. 徐子静,王娟,李明海. 铁道机车与动车. 2019(08)
[3]基于纹影法的气体温度场可视化系统的设计[J]. 范可舟,邓森,范泽滔,奉玮杰,李佼洋,王嘉辉,蔡志岗. 大学物理. 2019(04)
[4]中华人民共和国2018年国民经济和社会发展统计公报[J]. 中国统计. 2019(03)
[5]满足未来中国燃油消耗量法规的行业技术路线选择[J]. 陈康达,赵福全,刘宗巍,郝瀚. 汽车技术. 2019(03)
[6]驻涡渠化活塞形貌对提升汽油机压缩比的数值模拟[J]. 邸立明,赵鹏,孔凡树,齐田斌. 燕山大学学报. 2018(02)
[7]甲醇裂解气对甲烷-空气预混层流燃烧特性的影响[J]. 贾若愚,秦静,裴毅强,胡铁刚,刘斌,王振平. 内燃机学报. 2018(01)
[8]基于化学反应动力学耦合G方程的定容弹爆震燃烧研究[J]. 梁毅,张玉银,李世琰,徐斌. 车用发动机. 2016(02)
[9]预燃式定容燃烧弹的研制与喷雾特性研究[J]. 郭涛,李铁,王斌,张小卿. 机电一体化. 2016(03)
[10]某型柴油机曲轴三维接触有限元分析[J]. 孙文福,王贵新. 内燃机与配件. 2014(03)
博士论文
[1]爆炸应力波与含结构面岩体的相互作用及裂纹扩展研究[D]. 许鹏.中国矿业大学(北京) 2017
[2]宽馏程燃料及燃烧边界条件对压燃式发动机燃烧及排放的影响研究[D]. 肖森林.吉林大学 2016
[3]车用柴油机瞬变工况性能劣变及其控制策略研究[D]. 张龙平.吉林大学 2015
[4]稀释条件下的氢内燃机燃烧和排放生成机理研究[D]. 段俊法.北京理工大学 2015
[5]ABE/柴油混合液的喷雾特性和燃烧特性研究[D]. 吴晗.长安大学 2015
[6]汽油机超级爆震机理的试验研究[D]. 齐运亮.清华大学 2014
[7]EGR对燃用不同燃料小型强化SI发动机性能及爆震的影响研究[D]. 潘明章.天津大学 2014
[8]基于有限差分法的铸造热应力数值模拟[D]. 王跃平.哈尔滨工业大学 2013
[9]快速压缩机的开发及其在HCCI燃烧研究中的应用[D]. 常国峰.吉林大学 2006
硕士论文
[1]基于ANSYS Workbench的水电站坝后浅埋管有限元分析及优化[D]. 马鹏强.兰州理工大学 2019
[2]小排量Atkinson循环汽油机工作特性研究[D]. 甄玉.燕山大学 2019
[3]激波管的研发与RP-3煤油点火延迟特性研究[D]. 姚峰.浙江大学 2019
[4]上颌无牙颌固定修复中不同倾斜植体数目的三维有限元分析[D]. 甄子澄.南京医科大学 2018
[5]驻涡渠化活塞形貌对汽油机点火与燃烧的影响研究[D]. 赵鹏.燕山大学 2018
[6]基于快速压缩机的湍流对燃烧影响的仿真和实验研究[D]. 张鹏飞.天津大学 2017
[7]中国燃料消耗量法规与新能源汽车积分的政策组合研究[D]. 王悦.清华大学 2017
[8]预混湍流燃烧定容弹及其试验系统研究[D]. 胡尚飞.北京交通大学 2017
[9]四缸增压中冷柴油机排放控制的模拟及试验研究[D]. 仲达.江苏大学 2016
[10]高压液压缸试验台的设计与分析[D]. 罗亚东.辽宁工程技术大学 2015
本文编号：2913195
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
吉林大学实验室快速压缩机结构模型[24]
燕山大学工学硕士学位论文-4-图1-2激波管示例图[27]1.2.3定容燃烧弹定容燃烧弹是模拟发动机活塞运行至上止点时燃烧室内工况的一种实验装置[28]，该装置通常为一个拥有玻璃观察视窗且能够抗高温抗高压的箱体，由于没有压缩过程，实验环境为定容状态，因此便于得到更大更清晰的可视化视常相比其他反应装置，定容燃烧弹结构更简单，对反应物点火燃烧时的热力学参数、湍流流动参数以及点火工况拥有更好的控制空间，能够方便地进行单一参数对燃烧过程影响的研究[29]。如图1-3所示为国外某清洁燃烧发动机实验室中一款多功能定容燃烧弹的三维模型外观，定容燃烧弹主要包括燃烧室箱体、高透光石英视窗、地脚固定架三部分，其所涉及的功能结构有加热棒安装槽、压力传感器安装口、缸内温度传感器安装口、缸体温度传感器接口、喷油装置及法兰、排水口等。图1-3多功能定容燃烧弹作为燃烧机理探究装置，定容燃烧弹在内燃机燃烧模拟实验中起到的重要作用，国内外学者对定容燃烧弹的研发也做了很多工作[30-40]。2004年，张纪鹏等[30]提出了一种多功能定容燃烧弹，该装置满足了多种燃烧过程功能，如定容燃烧、定压燃烧、
燕山大学工学硕士学位论文-4-图1-2激波管示例图[27]1.2.3定容燃烧弹定容燃烧弹是模拟发动机活塞运行至上止点时燃烧室内工况的一种实验装置[28]，该装置通常为一个拥有玻璃观察视窗且能够抗高温抗高压的箱体，由于没有压缩过程，实验环境为定容状态，因此便于得到更大更清晰的可视化视常相比其他反应装置，定容燃烧弹结构更简单，对反应物点火燃烧时的热力学参数、湍流流动参数以及点火工况拥有更好的控制空间，能够方便地进行单一参数对燃烧过程影响的研究[29]。如图1-3所示为国外某清洁燃烧发动机实验室中一款多功能定容燃烧弹的三维模型外观，定容燃烧弹主要包括燃烧室箱体、高透光石英视窗、地脚固定架三部分，其所涉及的功能结构有加热棒安装槽、压力传感器安装口、缸内温度传感器安装口、缸体温度传感器接口、喷油装置及法兰、排水口等。图1-3多功能定容燃烧弹作为燃烧机理探究装置，定容燃烧弹在内燃机燃烧模拟实验中起到的重要作用，国内外学者对定容燃烧弹的研发也做了很多工作[30-40]。2004年，张纪鹏等[30]提出了一种多功能定容燃烧弹，该装置满足了多种燃烧过程功能，如定容燃烧、定压燃烧、
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型湍流定容燃烧弹湍流场数值分析[J]. 秦思雨,张欣,王跃. 车用发动机. 2019(06)
[2]基于ANSYS Workbench的连杆强度校核及模态分析[J]. 徐子静,王娟,李明海. 铁道机车与动车. 2019(08)
[3]基于纹影法的气体温度场可视化系统的设计[J]. 范可舟,邓森,范泽滔,奉玮杰,李佼洋,王嘉辉,蔡志岗. 大学物理. 2019(04)
[4]中华人民共和国2018年国民经济和社会发展统计公报[J]. 中国统计. 2019(03)
[5]满足未来中国燃油消耗量法规的行业技术路线选择[J]. 陈康达,赵福全,刘宗巍,郝瀚. 汽车技术. 2019(03)
[6]驻涡渠化活塞形貌对提升汽油机压缩比的数值模拟[J]. 邸立明,赵鹏,孔凡树,齐田斌. 燕山大学学报. 2018(02)
[7]甲醇裂解气对甲烷-空气预混层流燃烧特性的影响[J]. 贾若愚,秦静,裴毅强,胡铁刚,刘斌,王振平. 内燃机学报. 2018(01)
[8]基于化学反应动力学耦合G方程的定容弹爆震燃烧研究[J]. 梁毅,张玉银,李世琰,徐斌. 车用发动机. 2016(02)
[9]预燃式定容燃烧弹的研制与喷雾特性研究[J]. 郭涛,李铁,王斌,张小卿. 机电一体化. 2016(03)
[10]某型柴油机曲轴三维接触有限元分析[J]. 孙文福,王贵新. 内燃机与配件. 2014(03)
博士论文
[1]爆炸应力波与含结构面岩体的相互作用及裂纹扩展研究[D]. 许鹏.中国矿业大学(北京) 2017
[2]宽馏程燃料及燃烧边界条件对压燃式发动机燃烧及排放的影响研究[D]. 肖森林.吉林大学 2016
[3]车用柴油机瞬变工况性能劣变及其控制策略研究[D]. 张龙平.吉林大学 2015
[4]稀释条件下的氢内燃机燃烧和排放生成机理研究[D]. 段俊法.北京理工大学 2015
[5]ABE/柴油混合液的喷雾特性和燃烧特性研究[D]. 吴晗.长安大学 2015
[6]汽油机超级爆震机理的试验研究[D]. 齐运亮.清华大学 2014
[7]EGR对燃用不同燃料小型强化SI发动机性能及爆震的影响研究[D]. 潘明章.天津大学 2014
[8]基于有限差分法的铸造热应力数值模拟[D]. 王跃平.哈尔滨工业大学 2013
[9]快速压缩机的开发及其在HCCI燃烧研究中的应用[D]. 常国峰.吉林大学 2006
硕士论文
[1]基于ANSYS Workbench的水电站坝后浅埋管有限元分析及优化[D]. 马鹏强.兰州理工大学 2019
[2]小排量Atkinson循环汽油机工作特性研究[D]. 甄玉.燕山大学 2019
[3]激波管的研发与RP-3煤油点火延迟特性研究[D]. 姚峰.浙江大学 2019
[4]上颌无牙颌固定修复中不同倾斜植体数目的三维有限元分析[D]. 甄子澄.南京医科大学 2018
[5]驻涡渠化活塞形貌对汽油机点火与燃烧的影响研究[D]. 赵鹏.燕山大学 2018
[6]基于快速压缩机的湍流对燃烧影响的仿真和实验研究[D]. 张鹏飞.天津大学 2017
[7]中国燃料消耗量法规与新能源汽车积分的政策组合研究[D]. 王悦.清华大学 2017
[8]预混湍流燃烧定容弹及其试验系统研究[D]. 胡尚飞.北京交通大学 2017
[9]四缸增压中冷柴油机排放控制的模拟及试验研究[D]. 仲达.江苏大学 2016
[10]高压液压缸试验台的设计与分析[D]. 罗亚东.辽宁工程技术大学 2015
本文编号：2913195
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