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基于整场离散的气缸盖热流固多物理场耦合状态数值模拟

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北京理工大学学报 2016年第6期36卷 563-568页

作者：张艳岗毛虎平苏铁熊王军尹国华中北大学机械与动力工程学院山西太原030051 北方通用动力集团有限公司山西大同037036

针对柴油机气缸盖工作状态数值模拟的复杂性及高耗时性,提出一种基于整场离散的高温燃气(热)、冷却液(流)、机械负荷(固)之间多物理场耦合分析方法.首先分析了热-流-固耦合的基本原理及关键问题,构建了气缸盖流固耦合传热的物理模型及... 详细信息

针对柴油机气缸盖工作状态数值模拟的复杂性及高耗时性,提出一种基于整场离散的高温燃气(热)、冷却液(流)、机械负荷(固)之间多物理场耦合分析方法.首先分析了热-流-固耦合的基本原理及关键问题,构建了气缸盖流固耦合传热的物理模型及有限元模型,采用整场离散法对气缸盖流固传热状态进行了耦合求解,得到了气缸盖的温度场,并在此基础上进一步与机械负荷产生的应力场进行耦合求解,得到多场共同作用下气缸盖的温度场及应力场,并分析了产生原因,实现了柴油机气缸盖热-流-固多物理场的耦合状态分析.结果表明:文中研究通过对流固耦合传热区域建立控制方程,使得传热交界面成了求解区域的内部,简化了热-流-固边界区域之间的反复迭代,相比于传统的分区计算-边界耦合法,提高了计算效率.

关键词：柴油机气缸盖整场离散热流固耦合数值分析

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航空活塞汽油机燃烧特性优化

航空动力学报 2018年第6期33卷 1345-1353页

作者：王蕾赵振峰俞春存曹艳北京理工大学机械与车辆学院北京100081 中国兵器工业集团有限公司北方通用动力集团有限公司工艺中心山西大同037000

为优化某二冲程航空活塞汽油机的燃烧特性,研究了火花塞位置、火花塞数量以及火花塞布置方式等对其燃烧的影响。利用Pro-E和AVL Fire软件对该汽油机燃烧室建立了仿真模型,选取缸内压力数据验证了该模型的正确性,对火花塞不同的布置位置... 详细信息

为优化某二冲程航空活塞汽油机的燃烧特性,研究了火花塞位置、火花塞数量以及火花塞布置方式等对其燃烧的影响。利用Pro-E和AVL Fire软件对该汽油机燃烧室建立了仿真模型,选取缸内压力数据验证了该模型的正确性,对火花塞不同的布置位置以及不同数量的火花塞等方案进行了仿真,对结果进行分析。结果表明:双火花塞布置方案比单火花塞布置方案更有利于组织快速燃烧,促进燃烧放热,缩短燃烧持续期;火花塞非对称布置方案比对称布置方案对火焰的形成及传播扩散更有利。

关键词：航空活塞汽油机火花塞三维仿真燃烧特性性能优化

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直喷汽油机外开式喷油器的喷雾雾化特性研究

内燃机工程 2013年第4期34卷 23-31页

作者：董全范立云包东明杨闻昊刘友宋恩哲马修真哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001 镇江中船设备有限公司镇江212000 北方通用动力集团有限公司大同037000

采用时间分割法对相位多普勒粒子分析仪(phase doppler particle analyzer,PDPA)测量得到的外开式喷油器的喷雾场粒子特征信息进行分析研究。研究结果表明:背压变化对于喷雾场内的粒子速度及直径特征具有明显影响。1.1MPa高背压条件下,... 详细信息

采用时间分割法对相位多普勒粒子分析仪(phase doppler particle analyzer,PDPA)测量得到的外开式喷油器的喷雾场粒子特征信息进行分析研究。研究结果表明:背压变化对于喷雾场内的粒子速度及直径特征具有明显影响。1.1MPa高背压条件下,无论是喷雾前端还是尾部,粒子平均速度的最大值不超过20m/s。背压增加使空气掺混质量流率也随之增加,空气作用的加强使粒子的直径分布范围扩大,粒径的标准差增加。在1.1MPa高背压条件下,喷油结束后(T阶段)粒子速度变为零,粒子算数平均直径(arithmetic meandiameter,AMD)和索特平均直径(sauter mean diameter,SMD)分别稳定在20μm和40μm左右。喷射压力增加能够促进油滴粒子的进一步细化,而轴针座锥角变大虽然对于粒子速度无明显影响,但使F、C、R三阶段的粒子SMD明显减小。

关键词：内燃机直喷汽油机相位多普勒粒子分析仪圆锥状喷雾时间分割法粒子平均直径

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水平分型大型金属型模具设计及其应用

铸造技术 2013年第7期34卷 915-917页

作者：张耀梁建忠师文琴侯建兵原建明袁际章北方通用动力集团有限公司山西大同037036

介绍了大型复杂铝合金箱体铸件采用水平分型的模具结构设计及铸造工艺的设计,侧重于直浇道正斜度浇注反斜度出型,冒口反斜度出型正斜度补缩的设计,以及通过在普通重力浇注机上增加反压装置的设计,实现了普通浇注机在无顶出油缸情况下完... 详细信息

介绍了大型复杂铝合金箱体铸件采用水平分型的模具结构设计及铸造工艺的设计,侧重于直浇道正斜度浇注反斜度出型,冒口反斜度出型正斜度补缩的设计,以及通过在普通重力浇注机上增加反压装置的设计,实现了普通浇注机在无顶出油缸情况下完成铸件的出型和顶出。

关键词：金属型水平分型反压顶出直浇道反斜度出型冒口正斜度补缩

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均衡凝固技术在柴油机中间体中的应用

铸造技术 2014年第6期35卷 1362-1363页

作者：梁建忠张耀师文琴侯建兵袁际章黄雪枫北方通用动力集团有限公司山西大同037036

通过在柴油机中间体的试验验证阐述了一种新的工艺方法,揭示了均衡凝固技术在大型球墨铸铁件中的可行性。这种新工艺彻底改变了原工艺利用补缩冒口来消除铸件缩孔、缩松缺陷的方法,通过改变直浇道、横浇道、内浇道的比例,用通气孔替代... 详细信息

通过在柴油机中间体的试验验证阐述了一种新的工艺方法,揭示了均衡凝固技术在大型球墨铸铁件中的可行性。这种新工艺彻底改变了原工艺利用补缩冒口来消除铸件缩孔、缩松缺陷的方法,通过改变直浇道、横浇道、内浇道的比例,用通气孔替代补缩冒口,利用球墨铸铁的石墨化膨胀实现自补缩,达到消除缩孔、缩松缺陷,提高工艺出品率和铸件良品率的目的。

关键词：均衡凝固石墨化膨胀无冒口补缩

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大型壳体类铝合金铸件的铸造工艺设计

铸造技术 2013年第6期34卷 726-728页

作者：张耀梁建忠袁际章侯建兵原建明师文琴北方通用动力集团有限公司山西大同037036

通过对大型壳体类铝合金铸件的铸造模具设计及铸造过程研究,提出了根据铸件的结构、壁厚、工艺方法在铸件的不同方向选择不同的铸造收缩率,以及正确预判在铸造和热处理过程中变形的工艺措施。结果表明,采用蛇形直浇道和使用高压头充型... 详细信息

通过对大型壳体类铝合金铸件的铸造模具设计及铸造过程研究,提出了根据铸件的结构、壁厚、工艺方法在铸件的不同方向选择不同的铸造收缩率,以及正确预判在铸造和热处理过程中变形的工艺措施。结果表明,采用蛇形直浇道和使用高压头充型浇口杯,可以实现大型壳体类铸件的快速平稳充型。

关键词：铸造收缩率铸件变形蛇形直浇道高压头充型

Cu含量对共晶型活塞铝合金中液态析出相的影响

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稀有金属 2016年第3期40卷 207-214页

作者：郭永春胥涛李建平曹畅董淑萍西安工业大学材料与化工学院陕西西安710021 北方通用动力集团有限公司山西大同037000

为了研究活塞合金中的析出相,以及Cu元素对其液态析出相形成规律的影响,本文分析了Al-Si-Cu-Mg-Ni系活塞合金中的常见液态析出相的组成。制备了5种Al-Si-Cu-Mg-Ni系活塞模型合金Al-13Si-1Mg-2Ni-x Cu(x=0%,2%,3%,4%,5%(质量分数)),采用... 详细信息

为了研究活塞合金中的析出相,以及Cu元素对其液态析出相形成规律的影响,本文分析了Al-Si-Cu-Mg-Ni系活塞合金中的常见液态析出相的组成。制备了5种Al-Si-Cu-Mg-Ni系活塞模型合金Al-13Si-1Mg-2Ni-x Cu(x=0%,2%,3%,4%,5%(质量分数)),采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析Cu含量对活塞模型合金中液态析出相的种类和形貌的影响,分析了活塞模型合金中液态析出相的析出规律。分析结果表明:当合金中不含Cu元素时,合金中的强化相主要为ε-Al3Ni相以及少量M-Mg_2Si相;当Cu元素含量为2%时,模型合金中有少量δ-Al_3Cu Ni相出现,并且δ-Al_3Cu Ni相会以ε-Al_3Ni相为基底在其周围生长,其含量有增加趋势;当Cu元素含量继续增加,超过3%时,δ-Al_3Cu Ni相会减少而γ-Al7Cu_4Ni相增多且多以块状形式存在于δ-Al_3Cu Ni相附近,此时ε-Al_3Ni相基本观察不到;并且当Cu元素含量达到4%时,Q-Al5Cu2Mg8Si6相出现在δ-Al_3Cu Ni相或γ-Al_7Cu_4Ni相附近;当Cu元素达5%时,Q-Al_5Cu_2Mg_8Si_6相会形成与γ-Al7Cu4Ni相的共晶组织。

关键词：铝合金 Cu含量组织液态析出相

动态应力解空间谱元离散的关键时间点识别方法

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机械工程学报 2014年第5期50卷 82-84页

作者：张艳岗苏铁熊毛虎平郭支明王志斌李建军中北大学机械与动力工程学院太原030051 北方通用动力集团有限公司大同037036 中北大学理学院太原030051

针对结构动态响应优化过程中动态分析的复杂性和高耗时性,提出动态应力解空间谱元离散的关键时间点识别方法。通过模态叠加法,获得结构动态应力解空间,将其在高斯-勒让德-罗巴托点谱元离散,构造时间点与其对应的动态应力解空间矩阵,应用... 详细信息

针对结构动态响应优化过程中动态分析的复杂性和高耗时性,提出动态应力解空间谱元离散的关键时间点识别方法。通过模态叠加法,获得结构动态应力解空间,将其在高斯-勒让德-罗巴托点谱元离散,构造时间点与其对应的动态应力解空间矩阵,应用Lagrange插值,得到高精度的近似函数。调用区域细分全局优化算法找到动态应力的绝对极大值点,即关键时间点。通过对动载荷作用下的124杆桁架结构和悬臂梁进行关键时间点识别,说明了提出方法的可行性和有效性。

关键词：动态应力高斯一勒让德罗巴托点 Lagrange插值关键时间点

动力电池材料—结构—性能跨尺度关联效应研究

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工程设计学报 2024年第1期31卷 120-129页

作者：张志张艳岗曹美文陈建军杨志强郭巨寿中北大学能源与动力工程学院山西太原030051 北方通用动力集团有限公司山西大同037036

动力电池是新能源汽车的核心部件,其电化学性能和热性能是决定新能源汽车能否规模化推广应用的关键,然而宏观尺度下的电化学性能和热性能既受到微观尺度下的电极材料特性的影响,又受到介观尺度下的电池结构参数的影响。为了揭示电池材... 详细信息

动力电池是新能源汽车的核心部件,其电化学性能和热性能是决定新能源汽车能否规模化推广应用的关键,然而宏观尺度下的电化学性能和热性能既受到微观尺度下的电极材料特性的影响,又受到介观尺度下的电池结构参数的影响。为了揭示电池材料参数、电极结构参数和电池工作参数对动力电池性能的影响机理,以18650型镍钴锰三元动力电池锂为研究对象,通过构建电池电化学-热耦合模型,分别探究了上述各参数对动力电池电化学性能和热性能的影响规律,综合分析了电池材料—结构—性能跨尺度关联效应。研究结果表明:电池材料参数、电极结构参数、电池工作参数对动力电池性能的影响具有跨尺度强相关的特征。单一尺度下的动力电池设计及性能优化并不能得到最优结果,开展材料—结构—性能跨尺度设计及优化是动力电池安全性能和动力性能提升的根本途径。

关键词：动力电池电化学-热耦合模型跨尺度关联电化学性能热性能