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自激振荡喷嘴流动特性及对近嘴射流雾化的影响

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吉林大学学报(工学版) 2022年

作者：高永强周士谦齐龙尹迁齐山东交通学院汽车工程学院

为探究自激振荡喷嘴内流动特性对燃油射流破碎效果的影响，建立了自激振荡喷嘴内射流流场的数学模型，采用LES和VOF相结合方法对自激振荡喷嘴振荡腔内外瞬时流场进行仿真，分析了振荡腔内射流扰动产生原因，获得振动腔内和近嘴区外流场... 详细信息

为探究自激振荡喷嘴内流动特性对燃油射流破碎效果的影响，建立了自激振荡喷嘴内射流流场的数学模型，采用LES和VOF相结合方法对自激振荡喷嘴振荡腔内外瞬时流场进行仿真，分析了振荡腔内射流扰动产生原因，获得振动腔内和近嘴区外流场涡度分布云图，以及近嘴区射流喷雾特性，并与传统圆型喷嘴进行了对比分析。结果表明：燃油流过自激振荡喷嘴振荡腔能够显著提高流体涡度以及射流扰动强度，射流扰动强度振荡幅值增大3倍多；扰动对喷嘴近场区域射流破碎的影响更加敏感，可以显著提高射流破碎质量，使喷嘴近场区域射流破碎距离SL大大减小，SL在（2～5）倍出口直径处振荡变化；射流近场喷雾锥角明显增大，最大增幅超过60%；射流雾化效果非常明显，揭示了自激振荡喷嘴可明显提高燃油破碎质量。数值模拟结果还为自激振荡脉冲雾化喷嘴提供了有力的理论依据。

关键词：能源动力工程自激振荡喷嘴喷雾特性射流破碎机理湍流扰动

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喷嘴内燃油空化及影响因素的实验研究

汽车工程 2020年第2期42卷 164-171页

作者：高永强钟兵陶莉莉刘永辉王希波张克松山东交通学院汽车工程学院

柴油机燃油喷射雾化过程除受湍流和环境气体的空气动力学效应影响外,还与喷孔内空化有关,因此对喷孔内燃油空化和影响因素的研究有重要的意义。本文中设计了透明喷孔代替原柴油机喷油器的喷孔,采用高速数码相机和高放大倍数、高分辩率... 详细信息

柴油机燃油喷射雾化过程除受湍流和环境气体的空气动力学效应影响外,还与喷孔内空化有关,因此对喷孔内燃油空化和影响因素的研究有重要的意义。本文中设计了透明喷孔代替原柴油机喷油器的喷孔,采用高速数码相机和高放大倍数、高分辩率的长距离显微成像技术和纳秒级闪光灯作为相机曝光光源,获得了较高分辩率和清晰度的实验图像。对柴油机喷孔内燃油空化产生、发展和分布状态进行显微观测,直观展现喷孔内燃油空化及影响规律,获得了燃油空化过程的直观认识。结果表明,柴油机喷孔内空化流动情况比较复杂,影响因素较多,其中喷孔几何结构对喷嘴内空化过程影响最显著,喷孔内空化首先出现在压力室针阀附近,随后空化区域向喷孔出口处扩散、延伸,对于渐缩喷孔,空化形成受到抑制,而渐扩喷孔则有利于空化形成;减小喷孔直径,不利于空化形成。环境压力对空化起到抑制的作用,环境压力增大,也不利于空化形成。此外还对喷孔内空化强度进行量化描述,通过空化强度对实验获得的图像进行量化分析。

关键词：透明喷孔空化显微成像可视化实验

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燃油近嘴区初始射流破碎及影响因素试验研究

汽车工程 2020年第1期42卷 94-99,107页

作者：高永强钟兵陶莉莉刘永辉王希波常静山东交通学院汽车工程学院

搭建了燃油喷射雾化的可视化试验台架,采用数码相机和高放大倍数、高分辨率的长距离显微成像技术,以及纳秒级闪光灯作为相机曝光光源,对燃油近嘴区射流表面初始扰动微观结构进行可视化捕捉,结合图像后处理技术对射流表面结构参数和喷射... 详细信息

搭建了燃油喷射雾化的可视化试验台架,采用数码相机和高放大倍数、高分辨率的长距离显微成像技术,以及纳秒级闪光灯作为相机曝光光源,对燃油近嘴区射流表面初始扰动微观结构进行可视化捕捉,结合图像后处理技术对射流表面结构参数和喷射参数进行定量测量和分析。研究发现,近嘴区初始射流表面波、液丝和液滴等产生、变形和破碎与喷油压力、空化以及环境背压密切相关。喷油压力增加,初始射流受到扰动增大,射流表面出现"坑洼"和"凸起"结构越靠近孔口;空化促进射流初始扰动、液丝和液滴的形成,致使喷雾锥角显著增加;环境背压增加,射流与环境介质之间剪切作用增大,可有效促进射流初始破碎,射流周围液丝进一步破碎形成液滴,有效地改善了雾化质量。

关键词：射流破碎机理多相流显微成像可视化实验

基于田口鲁棒优化的电动汽车驱动控制策略研究

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北京理工大学学报 2019年第5期39卷 497-501页

作者：黄万友王广灿于明进李彦桦张吉诚山东交通学院汽车工程学院

为改善电动汽车驱动系统动力性和经济性,由电池组放电效率模型、驱动电机系统效率模型和电动汽车加速度模型,建立了综合目标函数.根据城市道路特征对综合目标函数动力性和经济性所占权重进行分配.分别以电机转矩-电机转速,电机转矩-加... 详细信息

为改善电动汽车驱动系统动力性和经济性,由电池组放电效率模型、驱动电机系统效率模型和电动汽车加速度模型,建立了综合目标函数.根据城市道路特征对综合目标函数动力性和经济性所占权重进行分配.分别以电机转矩-电机转速,电机转矩-加速踏板开度变化率为信号因子,驱动电机温度,电池组荷电状态为限值因子建立正交试验表,根据田口鲁棒控制动态特性信噪比对整车控制器输出转矩进行优化.根据GB/T18386—2017电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法进行实车试验.试验结果表明行驶一个市区循环工况,相比于原车驱动控制策略,基于电机转矩-电机转速正交表的方法可节省能耗9%;基于电机转矩-加速踏板开度变化率正交表的方法可节省能耗4%.

关键词：电动汽车田口鲁棒驱动控制策略动力性经济性

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果园作业平台车架耐久性研究

中国农机化学报 2024年第1期45卷 160-168页

作者：刘佳奇邱绪云高琦宋裕民山东交通学院汽车工程学院济南市250357

针对农用机械作业工况复杂、受多种外力、对结构件寿命影响较大等问题,以果园作业平台车架为研究对象,编制车架加速载荷谱,分析车架耐久性。采用有限元分析方法,对车架进行力学分析并选取关键载荷测点,建立果园作业平台多体动力学模型... 详细信息

针对农用机械作业工况复杂、受多种外力、对结构件寿命影响较大等问题,以果园作业平台车架为研究对象,编制车架加速载荷谱,分析车架耐久性。采用有限元分析方法,对车架进行力学分析并选取关键载荷测点,建立果园作业平台多体动力学模型采集相应测点载荷谱,利用伪损伤保留编辑法获取不同伪损伤保留量的加速载荷谱,从压缩时间效率、伪损伤域、功率谱密度、穿级/雨流计数和统计值参数等方面对比,分析伪损伤保留量对加速载荷谱质量的影响。通过车架耐久性仿真对比不同编辑方案对耐久性分析精度和效率的影响。对比结果表明,伪损伤保留量不低于90%才能保证加速载荷谱的质量。仿真结果表明,车架最小寿命历程大约为65000 km,根据果园作业平台使用条件和用户使用情况调查,了解果园作业平台每年大约行驶8100 km,使用年限为8年,该车架满足要求。且伪损伤保留量为95%时为最佳编制方案,加速载荷谱时间压缩量为55%,车架耐久性仿真分析误差能控制在5%内且仿真效率提高391%,本文为提高农用机械部件耐久性载荷的编辑质量提供参考。

关键词：果园作业平台车架加速载荷谱伪损伤保留编制法耐久性

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针阀启闭过程近场射流破碎机理的研究

内燃机学报 2020年第5期38卷 409-416页

作者：高永强陶莉莉刘永辉王希波常静钟兵山东交通学院汽车工程学院山东济南250357

设计搭建了喷油器试验平台,采用数码相机和高放大倍数、高分辩率的长距离显微镜成像技术,对燃油近场区域射流破碎进行可视化试验.并以试验工况下的流动为研究对象,基于开源计算流体动力学(CFD)软件OpenFOAM对针阀启闭过程近场射流破碎... 详细信息

设计搭建了喷油器试验平台,采用数码相机和高放大倍数、高分辩率的长距离显微镜成像技术,对燃油近场区域射流破碎进行可视化试验.并以试验工况下的流动为研究对象,基于开源计算流体动力学(CFD)软件OpenFOAM对针阀启闭过程近场射流破碎进行了数值模拟.结果表明:喷油初期,针阀开启后燃油撞击喷孔内初始气泡造成近场初始射流不同破碎形态,初始气泡大小以及位置导致近场初始射流头部不同结构形态;射流表面形成不稳定的表面波以及表面波的增长导致了近场区射流初始破碎、射流与环境气体的交互作用,加速射流破碎以及液丝、液滴的形成,在射流表面液丝和液滴剥离处存在较强的微尺度湍流,该区域具有较高的湍动能和亚网格涡黏系数;喷油末期,随着针阀关闭射流逐渐收缩,最终形成较粗液丝状,并呈非轴对称摆动.

关键词：初始射流结构针阀初始气泡射流破碎机理

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基于改进遗传算法的电动汽车轨迹优化方法

北京理工大学学报 2018年第A01期38卷 226-230页

作者：李爱娟王希波邱绪云王保义山东交通学院汽车工程学院山东济南250023

在复杂障碍物环境中的轨迹规划方法是电动汽车智能辅助驾驶技术的一个重要研究内容.为了使得电动汽车能够在高速行驶工况下平稳转向行驶,提出了一种基于改进遗传算法的轨迹优化方法.本文基于五次多项式进行轨迹规划,用改进遗传算法对五... 详细信息

在复杂障碍物环境中的轨迹规划方法是电动汽车智能辅助驾驶技术的一个重要研究内容.为了使得电动汽车能够在高速行驶工况下平稳转向行驶,提出了一种基于改进遗传算法的轨迹优化方法.本文基于五次多项式进行轨迹规划,用改进遗传算法对五次多项式的参数进行优化,使得规划轨迹满足车辆的动力学约束条件,从而使得优化后轨迹具有更强的可行性.实车实验结果表明,优化后轨迹比优化前轨迹能够更好地满足动力学约束条件,优化效果明显,车辆在高速行驶工况下按照优化轨迹行驶能够进行平稳转向行驶.

关键词：电动汽车轨迹优化改进遗传算法五次多项式

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基于系统集成的车身举升支架轻量化设计研究

机械设计 2023年第6期40卷 72-77页

作者：沈保山张美娟钟兵邹晔无锡职业技术学院汽车与交通学院江苏无锡214121 山东交通学院汽车工程学院山东济南250357

为实现部件轻量化的目标,文中首先通过车身液压翻转机构的动力学分析,得到了翻转全过程举升支架的载荷谱,并利用该结果对其进行了静强度计算及系统集成的拓扑优化分析。其次,依据优化结果,对该支架进行了12种方案的结构重构和静强度计算... 详细信息

为实现部件轻量化的目标,文中首先通过车身液压翻转机构的动力学分析,得到了翻转全过程举升支架的载荷谱,并利用该结果对其进行了静强度计算及系统集成的拓扑优化分析。其次,依据优化结果,对该支架进行了12种方案的结构重构和静强度计算,并完成了最优方案的疲劳强度分析;最后,采用实验台架验证了优化结构的有效性。结果表明:在刚度、强度等性能较原方案稍有提升的情况下,该整体式车身举升支架单件自身质量减小了2.33 kg(轻量化率为42.7%),轻量化效果明显,且装配方便。

关键词：举升支架轻量化应力屈服强度拓扑优化

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基于误用工况的某乘用车车门结构优化

机械设计 2023年第11期40卷 128-134页

作者：沈保山张美娟钟兵游专孙强无锡职业技术学院汽车与交通学院江苏无锡214121 山东交通学院汽车工程学院山东济南250357

为了提高车门在误用工况下的使用性能,文中对车门典型误用工况产生的原因、主要表现形式、造成的后果、预防关注点和主要影响部件等相关内容进行了总结。在此基础上,在考虑了限位器缓冲橡胶非线性、金属材料及边界非线性的条件下,采用... 详细信息

为了提高车门在误用工况下的使用性能,文中对车门典型误用工况产生的原因、主要表现形式、造成的后果、预防关注点和主要影响部件等相关内容进行了总结。在此基础上,在考虑了限位器缓冲橡胶非线性、金属材料及边界非线性的条件下,采用有限元法对某乘用车车门的典型误用工况进行了计算,并完成了结果评价、原因剖析及确认、结构优化、理论计算及试验,验证了改进方案的有效性。研究结果表明,综合考虑车门两种典型误用工况,原因分析更清晰和明确,优化方案更综合和有效,可为误用工况下车门性能提升提供方法依据,有利于提高车门性能开发效率。

关键词：车门误用工况下沉过开结构优化