设计开发

  • 航空发动机内外涵分流环多工况优化设计

    陈德铭;马海腾;吴亚东;

    为提高航空发动机内、外涵分流环在多工况条件下的环境适应能力,基于Isight优化设计平台,对某缩比双涵风扇-增压级试验件的分流环模型进行气动优化设计研究。采用贝塞尔曲线参数化方法,设置多工况条件对分流环模型进行气动计算,通过拉丁超立方采样生成样本点,进行试验设计(design of experiment, DoE)分析,筛选关键变量;基于自适应模拟退火算法对关键变量自动寻优,获得综合流动损失最小的分流环优化模型,分析3种分流环型线的内外涵道在设计工况下的静压和气流速度分布。仿真结果表明:控制分流环上壁面厚度的3个设计变量对优化结果起主导作用,优化曲线呈现下凹的扁平化趋势,曲线前缘与后端曲率增大,分流环攻角减小,能够有效抑制气流分离、减小流动损失。通过贝塞尔曲线参数化与多工况优化设计,可显著改善分流环的气动性能,提高其在多工况下的适应能力。

    2026年01期 v.43;No.211 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1631K]
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  • 自由活塞发动机进气口参数设计

    卜祥祺;肖进;

    针对某Curtis型自由活塞发动机扫气性能优化问题,以目标扫气点与轴线的距离、侧向进气口倾角、排气口对侧进气口倾角为设计变量,基于Box-Benhnken响应面法设计试验方案,构建以充气效率、扫气效率、困气效率、给气化为优化目标的响应面模型;在此基础上引入合意度函数实现多指标综合优化,获得兼顾充气、扫气、困气与短路损失的最优端口几何参数组合。仿真结果表明:当目标扫气点与轴线的距离为11.86 mm、排气口对侧进气口倾角为46.01°、侧向进气口倾角为40.37°时,发动机扫气综合性能最佳,对应的充气效率为1.061,扫气效率为0.977,困气效率为0.331,给气比为3.205。研究表明,响应面-合意度一体化方法可为自由活塞发动机进气口几何参数的多目标优化提供有效的设计依据与参数选型参考。

    2026年01期 v.43;No.211 11-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1267K]
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  • 新能源工程机械远程监控平台开发

    逯岳奇;纪少波;车仁海;侯德峰;赵家洋;徐昊智;安萌;

    为解决纯电动装载机远程监控困难的问题,基于Qt软件架构方法,分析纯电动装载机远程监控中对多源信息实时感知、智能故障预警、网络健康管理及数据高效管理的需求,开发一套远程监控平台,该平台集成视频与音频实时同步传输,实现多视角还原作业现场,控制局域网(controller area network, CAN)报文解析以动态显示车速、油压、电量等关键参数并实现异常报警,智能故障分级预警以监测整车控制器、电机、电池等核心部件故障及运行风险并进行多重报警,网络健康动态监测以实时识别网络异常并联动整车系统,以及数据自动存储与清理功能。该平台可有效提高电动装载机远程作业的安全性。

    2026年01期 v.43;No.211 21-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1119K]
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性能与排放

  • 氢燃料电池特斯拉阀型极板流动分析及性能研究

    解雅雯;吕承举;刘洋洋;王一鸣;陈忠言;李新海;

    为了改善质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)双极板流场的压力与温度分布,提高PEMFC的功率密度,设计基于特斯拉阀的双极板结构,基于AVL FIRE~(TM) M构建三维多物理场耦合模型,采用控制变量法,对比特斯拉阀夹角、单元间距、流道间距等影响流道结构的关键几何参数对流道压降、温差、最高温度的影响。结果表明:较小的流道间距(6.0~7.0 mm)有利于强化流道脊下传质;较短的单元间距(1.0 mm)能够引入高频流动扰动;适中的特斯拉阀夹角(125°~130°)可在可控压降范围内形成增强传质的涡旋结构。三者协同构建出高效自扰动流场,优先保障反应物供应,强化局域传热传质,提高PEMFC的功率密度与运行稳定性。

    2026年01期 v.43;No.211 27-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1675K]
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  • 柴油机后处理系统ASC化学反应动力学模型分析

    庞斌;闫彩彩;梁恒山;吕志华;代子阳;

    为满足不断提高的NO_x排放及NH_3泄漏标准要求,基于氨逃逸催化剂(ammonia slip catalyst, ASC)反应机理,结合反应器试验,分析NH_3在ASC上的转化过程及生成产物。通过在NH_3氧化生成N_2、N_2O的反应中引入与NO浓度相关的抑制因子以分配NH_3氧化路径,建立ASC动力学模型进行仿真分析,并结合台架试验对模型进行验证。仿真结果表明:反应温度低于350℃时,NH_3氧化产物主要为N_2和N_2O;反应温度为250℃时,生成的N_2O体积分数最大;反应温度高于350℃时,NH_3的氧化对产物NO_x的选择性增加。反应器试验及台架试验结果表明:ASC动力学模型能够预测ASC下游NO_x、N_2O的体积分数,NH_3转化率的预测误差不超过±10%,表明模型能够准确反映ASC试验规律。

    2026年01期 v.43;No.211 38-44+55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1215K]
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  • DPF主动再生过程压差及温度场特性试验研究

    丁晓辉;徐文秀;尹相恺;董光雷;郑雪;

    为提高柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter, DPF)的可靠性并为其主动再生控制提供参考,通过发动机台架试验研究DPF积碳过程的压差特性以及主动再生时DPF内部温度的变化规律。结果表明:DPF在不同积碳阶段的压差特性存在较大差异,再生后再次积碳过程的DPF压差较再生前平均降低约2 hPa;正常主动再生过程中,DPF内部轴向温度从前向后依次升高,DPF后端面位置的温度最高,为715℃,径向温度分布存在差异,表明DPF内部燃烧不均匀;再生过程降怠速(drop to idle, DTI)工况下DPF内部温度快速升高,可达到1 034℃;当碳载量大于4 g/L时,DPF内部温度随碳载量呈线性快速上升趋势;较高的氧化催化器起燃速率使得DPF内部温度短时间内快速升高,当起燃速率为6.5℃/s时,DPF内部温度达到1 076℃;主动再生DTI工况、较大的碳载量及较高的起燃速率,是增大DPF再生过程热风险的主要因素,在实际应用中应合理控制。

    2026年01期 v.43;No.211 45-49+55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1209K]
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结构与可靠性

  • 基于动力学仿真的喷油泵可靠性计算方法

    宫继儒;陈国强;孙久洋;冯勇;黄天一;

    为精准评估柴油机喷油泵的可靠性,提出一种喷油泵动力学计算方法,通过AVL Excite软件建立某柴油机用喷油泵动力学模型,综合考虑转速波动、油压、零部件刚度等因素的影响,对衬套油膜厚度、凸轮轴强度、输出转矩进行动力学分析,并与试验结果进行对比。结果表明:使用该方法计算得到的凸轮轴衬套油膜厚度和凸轮轴强度与实际故障情况相吻合;仿真计算得到的喷油泵输出端转矩与试验结果的平均峰值相对误差约为5%,设计的喷油泵模型可以用于喷油泵动力学计算及可靠性评估。

    2026年01期 v.43;No.211 50-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1324K]
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  • 发动机铸铝件气密检测方法的可靠性研究

    肖培发;李正现;郭永强;王志磊;魏红玲;

    为提高发动机铸铝零部件气密检测的可靠性并降低试车泄漏故障率,设计试验方案,通过试验分析水检法与差压测试法协同气密检测、高温水检法的可靠性。结果表明:合格铸铝件的首测压差范围为336~354 Pa,复测压差范围为260~281 Pa,二者差异较大;根据压差判断的泄漏结果与观察结果存在不一致的情况,水检法与差压测试法协同气密检测的可靠性较低,不适用于铸铝件气密检测;水温升高后,铸铝件的泄漏现象加剧,并识别出新漏点,高温水检法有效提高了铸铝件气密检测的可靠性。

    2026年01期 v.43;No.211 56-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1309K]
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  • 基于大模型的柴油机装配冷试数据分析

    赵旭辉;徐卓;王相成;闫伟;李国祥;

    为提高柴油机装配质量和冷试性能,基于柴油机装配冷试基础数据集,选取加州大学欧文分校(University of California Irvine, UCI)机器学习资料库标准数据集中的Seeds、Wine、Wdbc三种数据集,对比支持向量机(support vector machines, SVM)模型、组合智能算法改进后SVM模型、Transformer模型应用于冷试异常数据的分析效果。结果表明:SVM、改进后SVM,Transformer模型对正常数据和异常数据分类的准确率分别为85.20%、92.54%、97.94%;相比SVM、改进SVM模型,Transformer模型的分类准确率有较大的提高,可用于分析参数异常;排气压力与转矩关系密切,排气压力较大造成转矩增大;排气门开启时间过长导致进气真空度异常,验证了Transformer模型对发动机装配异常识别方法的有效性。

    2026年01期 v.43;No.211 62-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1164K]
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  • 商用车复合材料板簧设计分析

    李芸先;李伟;陆浩宇;王强;周帅;

    在满足轻型货车整备质量限值要求的前提下,为降低轻型货车板簧质量,采用玻璃纤维-环氧树脂复合材料替代传统钢材,对板簧进行轻量化设计与分析。采用三维建模软件Creo构建复合材料板簧几何模型;基于设计刚度150.0(1±5%) N/mm的要求,通过有限元仿真确定纤维铺层厚度比,并分析板簧在静态垂向、制动和转弯工况下的强度;结合台架试验对模压工艺制备的复合材料样件进行验证。结果表明:对比原板簧,采用纤维方向与样件长度方向夹角为0°、45°的玻璃纤维-环氧树脂复合材料,铺层比例为6:5时,板簧质量由26 kg降为10 kg,板簧质量降低61.5%;板簧仿真刚度为153.1 N/mm,台架试验测试板簧实际刚度为155.0 N/mm,均处于设计刚度允许偏差范围内;该复合材料板簧各工况下的安全因数均大于1.20,且台架疲劳寿命达到30万次未失效,满足使用要求。

    2026年01期 v.43;No.211 70-77+85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1487K]
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  • 燃气-蒸汽联合循环发电机组异常振动分析与优化

    薛兆奥;杨石春;

    为解决燃气-蒸汽联合循环发电机组试运行或生产运行中发生的异常振动问题,以某9F级燃气-蒸汽联合循环发电机组为例,分析响应扰力激振的基础底板、立柱、框架等构件的单质点、单自由度的振型,梳理机组扰力的产生、传递、激振响应过程及振动异常的主要原因;通过对比轴振(相对位移)、瓦振(绝对速度)的实测结果与标准限值,判断振动异常特征,并采取相应的降振措施。结果表明:立柱和框架的水平径向振动、水平轴向振动、底板竖向振动的单自由度与自振频率对发电机组振动起重要作用;机组轴系振动是多种振动的叠加,采用轴振、瓦振监测可有效判断机组异常振动;通过排查机组异常振动的不良因素,发现燃气轮机转子存在质量偏心是造成该机组异常振动的主要原因;结合动平衡试验,制订整改方案(在燃气轮机第7轴瓦侧增加质量为700 g的配重块,键相为∠60°;在燃气轮机第8轴瓦侧增加质量为800 g的配重块,键相为∠240°,在燃气轮机压气机轮盘处增加质量为1 038 g的配重块,键相为∠220°),可有效解决机组异常振动;该分析方法可为类似机组异常振动的诊断与控制提供参考。

    2026年01期 v.43;No.211 78-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1029K]
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  • 某型柴油机缸套密封圈破损故障分析及工艺优化

    刘丁丁;王勇超;侯潇帅;栾玉庆;

    为解决某型柴油机缸套压装过程中密封圈破损率较高的问题,采用失效模式与影响分析法找出造成密封圈破损的显著影响因子,通过试验并借助Minitab软件分析各影响因子对压装力的影响,提出工艺优化方案并进行试验和生产验证。结果表明:导致密封圈破损的高风险影响因子为密封圈装配温度、装配涂油位置、压装速度、缸套凹槽圆角半径、缸孔倒角和压装力;优化的缸套装配工艺为:缸孔倒角的测点为均布于倒角圆周的4个点,在密封圈和缸孔倒角两处涂抹润滑油,缸套凹槽圆角半径为0.25 mm,缸套压装速度为5 mm/s,密封圈装配温度为60℃;优化后的试验结果表明,缸套平均压装力为1.128 kN,与预测最优压装力接近,优化措施有效;实际生产结果表明,优化后工艺显著提高了缸套装配质量与生产效率。

    2026年01期 v.43;No.211 86-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1286K]
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  • 柴油机气缸套穴蚀分析及预防措施

    李玉强;戴雨华;朱永杰;周涛;

    为解决某市场验证返回的六缸柴油机气缸套外壁出现的穴蚀问题,参考AVL评估方法,采用Abaqus软件和Joukowsky模型仿真分析气缸套主推力侧12个测点的穴蚀情况;在此基础上对活塞型线以及水泵性能进行优化,并对优化方案进行仿真和市场验证。结果表明:测点4~12的冷却液瞬时压力均小于饱和蒸气压,气缸套主推力侧存在穴蚀风险,风险位置与实际穴蚀位置基本吻合;优化活塞型线后,活塞对气缸套的敲击速度最大波动由0.202 m/s降低到0.151 m/s,有效减小了气缸套振动;提高水泵性能后,气缸套外壁冷却液压力升高了46 kPa;优化后的方案通过了市场试验。针对气缸套穴蚀问题,除了传统方法外,还可从优化活塞裙部型线以抑制缸套振动、提高水泵性能以增大冷却液压力两方面入手,两者共同作用可有效降低气缸套穴蚀风险。

    2026年01期 v.43;No.211 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1169K]
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  • 某发动机气缸套穴蚀分析及改进

    郑昊鹏;张广峰;张翠云;张振胜;张新月;王瑞丽;

    为解决某新型发动机在耐久试验时出现的气缸套穴蚀故障,分析气缸套刚度、发动机扭振及其他可能导致气缸套穴蚀的原因,并提出改进措施;对改进后的气缸套装机进行500 h发动机耐久试验。结果表明:气缸套刚度不足且整机振动过大是导致该发动机气缸套发生穴蚀的主要因素,且二者相互耦合,加剧了穴蚀进程;增加气缸套壁厚、对气缸套外壁及凸肩表面实施滚压工艺、调整气缸垫片位置等可以提高缸套刚度;优化飞轮转动惯量可以消除发动机主要振动激励源,减小发动机振动;发动机耐久试验后,气缸套外壁光滑,内壁未出现异常磨损,气缸套穴蚀故障得到解决。

    2026年01期 v.43;No.211 99-104+111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1350K]
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  • 某固定车箱式矿车箱体振动分析

    张译丹;钟兵;

    为分析某固定车箱式矿车箱体的动态特性,采用SolidWorks软件建立箱体几何模型,选取车辆满载弯曲、满载极限扭转、满载制动3种工况进行有限元模态仿真,并与路面激振频率进行对比分析。结果表明:车辆满载弯曲工况、极限扭转工况、制动工况下,箱体最大变形分别为0.079、2.968、2.493 mm,满足最大变形限值要求;3种工况下箱体最大应力分别为14.996、86.108、45.663 MPa,满足最大应力不超过168 MPa的限值要求;路面激振频率为14.985 Hz,箱体一阶固有频率为19.161 Hz,箱体固有振动频率避开了外界激励频率,避免了耦合共振,矿车箱体运行平稳性良好。

    2026年01期 v.43;No.211 105-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1371K]
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  • 湍流-蒸发-化学反应对自燃特性的影响机制研究

    <正>自燃现象是燃烧科学中的经典问题,也是许多能源动力装置的核心物理化学过程,自燃不仅影响燃烧时的着火时刻,还能改变火焰传播速率。本文中提出4个不同自燃模型,各模型及其影响因素如图1所示。由图1可知:没有蒸发的均匀混合模型(模型1)只考虑了化学反应在特定热力学状态下的演变规律,有蒸发的均匀混合模型(模型2)分析了液滴蒸发引起的气相温度和可用燃空当量比改变对自燃时刻的影响,静止和湍流环境下的液滴自燃模型(模型3)是有限混合速率引起的燃油组分和温度分层对自燃过程的影响,直接数值模型(模型4)可用于研究湍流、蒸发和化学反应之间的耦合机制。通过这4个模型的研究,可以逐步揭示各因素对自燃过程的影响机制,有助于控制均质充量压缩着火发动机的燃烧路径,实现高效清洁燃烧。

    2026年01期 v.43;No.211 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 1503K]
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  • 《内燃机与动力装置》约稿函

    <正>《内燃机与动力装置》期刊创刊于1984年,国际标准连续出版物号为ISSN 1673-6397,国内统一连续出版物号为CN 37-1445/TK,双月刊,由山东省教育厅主管,山东交通学院主办,是面向国内外公开发行的学术期刊。本刊被EBSCO学术数据库、中国期刊网、中国期刊全文数据库、中国学术期刊(光盘版)、中国核心期刊(遴选)数据库、中文科技期刊数据库、超星期刊域出版平台等全文收录。在《中国学术期刊评价研究报告》(第7版)中,首次被评为“RCCSE中国准核心学术期刊(B+)”;在《中国应用型期刊评价研究报告(2023版)》(CACJ)中,被评为中国应用型入库期刊;在第二届东北图书交易博览会暨首届北方期刊高质量发展论坛成功入选“2025北方精品期刊展”。

    2026年01期 v.43;No.211 112页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
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