热机耦合

摘要： 为对比时效硬化和修正Graham两种蠕变本构模型在活塞蠕变分析上的应用,在不同温度和应力状态下对Al-Si-Cu系合金进行了蠕变时效试验,根据试验结果拟合两种蠕变本构模型所需参数.将两种蠕变本构模型用于活塞热机耦合强度计算中,对比两种蠕变本构模型对活塞在热-机械负荷耦合作用下的强度影响,以及蠕变应变的差异.结果表明:时效硬化蠕变本构模型对活塞强度计算结果影响较大,修正Graham蠕变本构模型较适用于活塞在高温热-机械负荷下的蠕变时效分析.

摘要： 为分析船用低速机活塞在热-机械负荷作用下导致的失效,以低速柴油机活塞为例,推导了高温蠕变和热机耦合疲劳同时作用下的损伤累积模型和寿命预测方程,建立了活塞温度场计算模型,并结合温度场测试进行了验证,对最大连续运行工况(MRC)和超负荷工况(OR)下活塞的温度场、热应力、热变形和热机耦合应力进行了分析,对蠕变-疲劳损伤下的活塞寿命进行了评估.结果表明:活塞温度场仿真与测试的误差在5%以内,活塞在100%负荷条件下纯蠕变寿命约为46500 h,危险点位于活塞顶面喉口附近高温区,纯疲劳寿命约为38400 h,危险点位于活塞与活塞杆接触面边缘;而在蠕变-疲劳复合损伤状态下,活塞的服役寿命降至21000 h,较纯蠕变寿命降低54%,较纯疲劳寿命降低45%,危险点位于活塞温度较高且热应力相对较大的活塞顶面燃烧室盆部区域.

摘要： 以某型空压机气缸体为对象,建立包括气缸、气缸套的气缸体组件模型。基于ANSYS对气缸体进行热-机耦合分析,对比研究在热负荷、螺栓预紧力、气压综合作用下气缸体的温度、应力和疲劳分析,结果表明其安全系数满足要求,且热载荷对气缸体的应力、变形影响最大,同时气缸体和气缸套之间的装配间隙对气缸体应力应变有较大影响。

摘要： 为了研究小型强化内燃机燃烧室在爆震工况下的可靠性,本文以小型强化内燃机热力学系统简化模型为基础,建立了燃烧室内热力学参数之间的数值关系。基于Rover K16内燃机模型,采用有限元模拟燃烧室爆震现象,对活塞进行热-机耦合仿真,预测活塞进行爆震工况下的寿命。通过改变缸内空燃比,得到了不同工况下的缸压曲线,验证了爆震激励实验。研究结果表明:爆震的发生没有使应力超过活塞的强度极限,但大幅度增加了活塞的应力及变形值,而且改变了活塞的危险点位置。活塞顶面外缘压力最大,达到210 MPa,远超过燃烧室中心高压区域的初始赋值。最先发生破坏的位置在活塞顶面中心、活塞内腔交界处及第1气环处,计算得到内燃机可连续运行249398 km,达到规定里程22万km。本文方法能够有效模拟爆震冲击波对活塞寿命产生的影响,对小型强化内燃机爆震工况下的寿命预测起到指导作用。

摘要： 为进一步研究盘式制动器在制动过程中的行为,在建立盘式制动器热-机耦合简化计算模型的基础上,考虑温度变化对材料物理性能和摩擦因数的影响,运用ANSYS Workbench模拟分析不同制动初速度与不同制动压力下制动盘的热-机耦合特性,并从制动盘径向、周向、轴向等维度对其温度场与应力场进行了研究。结果表明:盘式制动器在紧急制动过程中,温度和应力的最大值与制动初速度和制动压力成正相关;制动初速度和制动压力对制动盘温度场和应力场有较大的影响,其中制动压力对制动盘温度和应力最大值的影响比制动初速度更加明显;制动盘温度与等效应力在圆周上都呈环带状分布,二者具有一致性,制动盘达到温度最大值早于达到应力最大值,二者之间具有耦合特性;制动盘温度在径向和轴向上存在较大的温度梯度,从而引起较大的应力变化。研究结果为探索制动盘温度场、应力场分布规律和制动盘在不同工作状态下的热-机耦合特性提供了参考。

摘要： 作为绞车的关键部件,石油钻机盘式制动器设计直接影响钻机性能。在设备启停过程中尤其是进行制动动作时,摩擦副表面会产生热量导致刹车盘表面出现疲劳裂纹以至失效,给工业生产带来较大安全隐患,研究钻机盘式制动器的热机耦合十分必要。对热机耦合进行仿真分析研究,为后续盘式制动器优化提供理论依据。

摘要： 为提升矿用防爆柴油机的换热能力,提出水冷代替油冷方案,对燃烧室内活塞的热载荷响应特性进行了研究与分析.基于CFD方法,建立活塞冷却腔内的气液两相流模型,选用SSTk-ω湍流模型,结合VOF模型和Level Set模型得出不同曲轴转角下的液相比例和对流换热系数变化规律,分析了冷却腔结构对传热效果的影响.构建活塞热机耦合模型,计算了极限条件下活塞的热应力和热变形.研究结果表明:冷却腔内的液相比例并非决定换热效率的唯一要素,液相的振荡作用可显著增大对流换热系数;活塞头部的薄壁变形主要受热载荷影响,受腔内压力和惯性力的影响较小.

摘要： 为了研究热机耦合对高速列车制动系统动力学行为的影响,建立了高速列车制动系统三维瞬态热机耦合有限元模型,进行拖曳制动状态下热机耦合特性的计算与分析;采用ABAQUS/Explicit热-位移瞬态分析法,探讨列车制动过程中的温度分布特性和振动行为,并与忽略热机耦合状态的系统动力学行为进行对比分析.研究结果表明:制动过程中闸片温度动态变化,且会形成局部高温区导致热斑形成;由于制动盘和闸片发生一定程度弹性翘曲变形,导致闸片温度周向分布和径向分布出现复杂的温度分布特性,在闸片的内外径处和进/出摩擦区域的温度分布差异显著;制动过程中闸片在法向和切向上的振荡程度逐渐减弱,但是总体变形量逐渐增大,位移形变量达到6μm;热变形主要发生在闸片两侧,闸片在进摩擦区的变形量(35μm)明显大于出摩擦区处(25μm),而闸片的中部出现明显的"凹陷",即随着制动进行,闸片中部区域没有出现明显的热变形;在热机耦合状态下,制动系统振动先增大后降低,整体振动强度比忽略热机耦合时强;界面接触力的波动程度先增大后降低,总体呈上升趋势.

摘要： 随着内燃机排放的要求越来越严格,乘用车汽油机将向高升功率、小型化、增压直喷的方向发展,这对活塞的轻量化研究提出更高的要求和挑战.为进一步对汽油机活塞进行优化设计,综合考虑其温度、强度及结构,针对某汽油机活塞轻量化工程问题,进行了该活塞的参数化设计及热机耦合分析,并基于ISIGHT多岛遗传算法建立优化设计方案.优化结果表明:壁厚从7.00 mm变成6.23 mm,顶厚从7.00 mm变成6.82 mm,火力岸高度从6.30 mm变成6.96 mm,最大应力略有增加,且在材料强度极限内,质量从111.95 g变成101.13 g,总质量减少9.7％,达到了轻量化的目的.

摘要： 柴油机活塞热负荷主要来源于缸内高温燃气的传热,某型船用柴油机排气背压由原型机2.5 kPa升高到10 kPa后,其涡轮膨胀比降低,从而导致压气机空气流量下降,进而影响到缸内燃烧状况及燃气温度,本文主要研究柴油机背压提高后,活塞在热负荷和机械负荷作用下应力场和疲劳分布,首先以试验结果校正仿真模型,在此基础上计算排气背压提高后活塞温度分布并得出其在热机耦合下活塞应力,最后进行活塞疲劳寿命分析,其安全系数满足要求,提高背压后柴油机通过一千多小时安全运行,满足实际使用要求.

摘要： 非道路柴油机工作条件恶劣、工况变化剧烈,热负荷与机械负荷偏高,针对缸盖等零部件进行热负荷研究,对提高内燃机的整机性能和可靠性具有重要意义.基于流固耦合方法,建立了某非道路四气门高压共轨柴油机整机有限元模型,采用硬度塞温度测试方法对标定功率工况和最大扭矩工况下气缸盖火力面的温度布进行了测试,修正了传热边界条件,采用直接耦合方法研究了标定功率工况冷却水套与缸盖温度场,基于热机耦合方法研究了标定功率工况缸盖的应力与变形分布,优化了冷却水套流动特性,研究表明:两个排气门之间鼻梁区测试温度最高,达到337.5°C,3缸的最高测试温度要平均比1缸高4.2°C,标定工况的最高测试温度比最大扭矩工况平均高5.1°C,计算结果与试验结果误差在5％以内;热机耦合工况下缸盖最大等效应力为300.43MPa,位于排气门之间的鼻梁区,最大变形发生在冷却效果较差的缸盖飞轮端,变形量达到0.458mm;优化后缸盖水套的流动分布均匀,平均流速由1.38m/s提高到1.44m/s,缸盖最高温度降低9.12°C,热机耦合工况最大应力降低22.7MPa,最大变形降低0.011mm.

摘要： 本文利用三维CFD仿真获得的某柴油机活塞顶面边界条件,结合试验数据、经验设置以及其他仿真结果,对活塞温度场和应力场的计算进行相关设置,从而在Abaqus软件中获得活塞温度场,以及活塞在热负荷、机械负荷和热机耦合负荷影响下的应力与应变分布规律.仿真结果显示,由于缸内湍流和进气冷却等原因,排气侧温度普遍高于进气侧,从而热应力较大.机械应力则由于存在与活塞销的接触,从而在活塞销座内侧上部出现了最大值.对于热机耦合状态下,活塞最大应力值出现在第二环内缘面,这是两种负荷产生的应力叠加的结果.活塞销座处由于刚销柔座的材料设定,两种应力有所抵消,从而应力相对变小.

摘要： 本文采用有限元法预测了某直升机主减速器角接触球轴承在热机耦合下的疲劳寿命.在研究了轴承摩擦发热量的计算和对流换热系数的选取的基础上,确定了应力分析中需要加载的热载荷和边界条件,基于ANSYS Workbench软件对轴承进行了稳态热分析,分析了径向载荷与转速对轴承稳态最高温度的影响,最后在稳态热分析的基础上进行轴承热机耦合场分析,探讨了温度对轴承疲劳寿命的影响.

摘要： 本文针对D210和D300型两款柴油机的活塞进行了有限元分析研究.工作中采用HyperMesh软件进行有限元前处理工作,采用Abaqus有限元求解器进行计算,并用femfat软件进行后处理.文中对热负荷、机械负荷水平以及热机耦合结果进行仿真并对活塞的抗疲劳寿命进行分析.经分析发现两款柴油机活塞的薄弱部位及其原因,可为相关机型的改进提供指导和依据.

摘要： 为研究柴油机鼻梁区的重要结构参数宽度和厚度对鼻梁区热机耦合疲劳寿命的影响,将约束比作为疲劳寿命评价指标;分别改变宽度和厚度这2个参数的值,用Abaqus进行热机耦合仿真分析.对比结果发现,在研究范围内鼻梁区越宽、越薄,约束比就越低,寿命越高;鼻梁区厚9mm时的约束比比11mm时低4.1％,宽16mm时比12mm时低2.3％.

摘要： 应用ANSYS分析软件，对195农用柴油机原机燃烧室及新型仿哑铃燃烧室进行建模计算，研究在标定工况下，新型仿哑铃燃烧室活塞仅在热载荷条件下存在的热应力和变形、仅承受机械应力产生的应力和变形、以及在热负荷和机械负荷共同作用下的耦合应力场和变形。结果表明，新型仿哑铃燃烧室的热负荷较原机燃烧室的严重，第一环槽最高温度达到了220°C的润滑油结胶温度，有必要此部位强化冷却；在热机耦合作用下，热变形在活塞顶部变形中占主导地位，而活塞销孔处由于受到活塞热变形的影响，其应力集中现象与仅承受机械负荷时的相比，得到显著的缓解；另外，新型仿哑铃活塞头部应力集中现象较明显，应力值普遍较原机的高。

摘要： 本文利用Pro/Engineer建立EQ4H发动机活塞的三维物理模型导入ANSYS Workbench软件进行网格划分,通过经验公式计算得出发动机活塞稳定工况下的边界温度和换热系数,作为边界条件。利用ANSYS Workbench分析模块计算得出发动机活塞在稳态条件下的温度场,以及活塞在热负荷、机械负荷和热机负荷耦合作用下的应力和变形,了解活塞的热负荷状况和综合应力分布情况,进而改善热应力分布。

摘要： 在发动机开发过程中，借助于有限元仿真手段能够很好的提高设计可行性，缩短产品开发周期，节约试验开发成本。本文借助于有限元软件HyperWorks及Abaqus等有限元工具，从整机的温度场分布、关键区域的变形、应力评估、密封垫片的压力分布、疲劳特性等几个方面简要阐述了发动机耦合分析在某款发动机设计开发过程中应用。

摘要： 本文运用有限元数值仿真技术,对梅山钢铁公司炼钢厂1号转炉新炉壳进行了机械应力与热机耦合应力分析,验证分析了新炉壳的整体应力分布状态及局部应力水平,为150t转炉炉体结构改造与生产运行提供科学可靠的数据参考.

摘要： 本文研究了在横向周期荷载和面内均布力作用下,变温场中具有热传导效应得粘弹性矩形板的混沌和分岔动力行为.首先基于薄板大挠度Karman 假设和用Boltzmann 叠加原理描述得粘弹性材料本构方程、动力学平衡方程和热粘弹能量原理建立了考虑热传导效应的粘弹性矩形板的热-机耦合非线性动力学模型,该动力学模型为非线性微分-积分方程组;然后利用Galerkin 方法和变量代换将该热-机耦合非线性动力学模型简化为9 阶微分动力系统;最后综合利用非线性动力系统中时间历程、相轨线、Poincare 映射、功率谱、Lyapunov 指数、分岔图等数值工具分析了在考虑变温场中具有热传导效应的粘弹性矩形板的混沌和分岔行为.研究表明:①热传导效应使得引起分岔和混沌的面内作用力变大;②粘性使得引起分岔的面内作用力明显变大,使系统的混沌性变弱;③热膨胀和热传导效应使得引起分岔和混沌的面内作用力变大.

摘要： 本发明公开了一种以耦合谐振子作为工质的量子绝热捷径热机及其绝热捷径过程的设计方法。本热机以耦合谐振子作为工质，通过等容吸热、绝热捷径膨胀、等容放热、绝热捷径压缩四个过程实现热机的热力学循环。其中的绝热捷径膨胀过程和绝热捷径压缩过程是绝热捷径过程，用以取代传统热机中的绝热过程。借助基于Lewis‑Riesenfeld量子不变量的反控制方法，为耦合谐振子的本征频率设计绝热捷径，再利用本征频率与裸频率的变换关系，得到耦合谐振子频率变化的绝热捷径过程。以本发明驱动热机完成热力学循环的绝热冲程，将功率提高了5倍以上。与传统热机相比，本热机在提高功率的同时，并不降低效率，从而克服了功率‑效率拮抗问题。

摘要： 本发明公开了供热机组调频爬坡与空冷凝汽器防冻耦合系统，包括防止空冷凝器冻结模块是要保持空冷凝器管束温度在5°C～10°C；一次调频和二次调频模块即高压缸、低压缸提升或减小功率出力；机组快速负荷爬坡模块是利用阀门和阀门组耦合进行接力梯次快速调节机组功率；提高给水温度模块是通过蒸汽冷凝后放出热量一部分通过管束散热，另一部分回到回热系统来提高给水温度；还公开了供热机组调频爬坡与空冷凝汽器防冻耦合的调整方法，在非供热期，按电网负荷需求参与一次、二次调频和爬坡，在供热期，实行防冻并耦合调频和爬坡模式。本发明通过对一次调频、二次调频、爬坡以及防冻并耦合调频模块进行多元优化组合，实现机组的安全经济和灵活运行。

摘要： 本发明公开了一种耦合高背压供热机组的液态压缩空气储能方法及系统，本发明的系统充分利用了火电机组的有效质‑热能量流，通过流程优化，降低了现有储能过程中的电能消耗量，并实现能量梯级利用与存储，提升储能实施的整体能量转化效率。实现了储能技术与火电机组的高效耦合应用。本发明可有效地将火电机组与液态空气储能系统相耦合，可实现在火电电源侧储能与释能的自由转换过程，储能系统与高背压供热机组相耦合，可以有效利用火电机组中的高品质热能对储能系统进行补热，提升了释能空气透平的进口参数，从而使储能系统能量转换效率得以提高，对促进可再生能源的消纳，提高电网稳定性具有重大意义。

摘要： 本发明公开了一种基于可调热源耦合蒸汽射流蓄热机组灵活调控系统及方法，该系统由可调热源供热系统、蓄热系统和调峰调频控制系统构成。调峰调频控制系统包括调峰调频控制器、电热负荷监测与预测装置、电负荷监测装置、热负荷监测装置、第一执行器、第二执行器；可调热源包括主蒸汽抽汽及汽轮机抽汽，二者可同时也可单独作为热源加热蓄热系统，采用可调热源提高了机组调峰调频能力，增加了机组灵活调控的裕度；调峰调频控制系统实时监测电负荷与热负荷，并对负荷波动进行预测，通过调整相应阀门开度迅速调整发电量与供热量，同时将白天富余的蒸汽送入蓄热水罐储存起来，夜间再将其送到热用户供热，使机组低负荷运行，从而实现机组的调峰调频功能。

摘要： 本发明涉及一种供热机组耦合熔盐储能深度调峰系统及其方法，其系统包括：循环发电机构，包括汽轮机组和余热利用装置，所述余热利用装置产生的蒸汽进入所述汽轮机组做功并发电，所述余热利用装置包括给水加热器；熔盐储能机构，包括储能组件、高压蒸汽发生器、低压蒸汽发生器、给水再热器、第一给水泵、热网换热器、高压蒸汽用户、中压蒸汽用户、第一蒸汽减温减压装置、蒸汽压力匹配器、工业供汽管和熔盐旁路管。本发明技术方案中实现了烟气余热和高温熔盐热的梯级高效利用，大大降低了换热温差过大导致的不可逆损失，减少了高参数蒸汽的做功能力损失，经济效益显著。

摘要： 本实用新型公开了一种耦合剂高效加热机构，包括底板、加热单元和搅拌单元；底板的上表面安装有加剂箱；加热单元包含加热方框、导热铜块和加热棒，加剂箱的内部底端安装有加热方框，导热铜块的右端连接在加热方框的左侧面，导热铜块的左端穿过加剂箱的左侧面，导热铜块的左端开设有加热圆孔，加热圆孔内安装有加热棒；通过加热棒产生热量，可以由导热铜块均匀的导出至加热方框，可对加热方框内的耦合剂进行高效的加热，该耦合剂高效加热机构，通过加热和搅拌，可对内部的耦合剂进行很好的加热，加热后的耦合剂可以快速的被取出，更加高效便捷。

摘要： 本发明提供一种用于叶片热机耦合疲劳试验的分段式拉杆密封系统，包括拉力机构、篦齿封严套管和蜂窝密封套管；所述拉力机构包括拉力机主体以及用于拉力输出的拉杆，所述拉杆内部沿纵向设置第一冷却通道；所述拉杆上依次套接所述篦齿封严套管和所述蜂窝密封套管；所述篦齿封严套管与所述蜂窝密封套管通过法兰连接结构连接且连接部位为中空，所述拉杆分为通过法兰连接结构连接的第一段杆和第二段杆，所述第一段杆与所述第二段杆通过法兰连接结构连接的位置位于所述篦齿封严套管与所述蜂窝密封套管之间的中空的连接部位内。本发明解决了由于拉杆在高温环境下容易变形受损而需要频繁更换的问题，以及高温环境下的试验舱密封问题。

摘要： 本发明提供一种用于叶片热机耦合疲劳试验的拉杆密封系统，包括拉力机构、密封舱、篦齿封严套管和蜂窝密封套管；拉力机构包括拉力机主体以及作为拉力输出的拉杆，拉杆的自由端设有用于与待测试涡轮叶片端部连接的连接部，拉杆内部沿纵向设置第一冷却通道；密封舱用于与为‑待测试涡轮叶片提供高温燃气测试环境的液冷装置外壁连接，且密封舱上设有用于被拉杆贯穿的拉杆孔，液冷装置对应拉杆孔的位置设有叶片贯穿通道；拉杆在密封舱内的部分在外部从上往下依次套接蜂窝密封套管和篦齿封严套管；拉杆与密封舱上的拉杆孔之间设置有密封组件。本发明解决了拉杆与涡轮叶片的连接处密封不严，容易导致燃气泄漏，拉杆在高温环境下容易变形受损的问题。

摘要： 本发明涉及一种高速列车制动系统热机耦合摩擦学行为预测方法，包括：S1、进行正式服役阶段的制动系统热机耦合响应状态分析，计算制动系统的热机耦合响应；S2、对正式服役阶段的热机耦合摩擦磨损行为进行预测，并实时更新有限元模型，当达到截止条件时记录并保存所有结果；S3、对几何形貌变化的有限元模型进行振动噪声行为预测。本发明充分考虑温度对材料摩擦磨损性能的影响，弥补了现有预测方法在进行磨损预测时忽略温度影响的缺陷，同时考虑了摩擦表面形貌变化对摩擦振动噪声的影响，提高了制动系统热机耦合摩擦学行为预测结果的准确性和有效性，为制动系统关键零部件的服役状态及使用寿命预测提供了有效手段，降低了高速列车的运维成本。

摘要： 本发明提供了一种叶片热机耦合试验段及试验系统。其中，所述试验段包括：第一盖体设有贯穿孔；第二盖体与第一盖体可拆卸式连接从而形成两端开口的燃气通道；拉杆的一端用于经过贯穿孔进入燃气通道内与待测试叶片的叶冠连接，拉杆的另一端用于与拉力机输出端连接，待测试叶片的榫头可拆卸安装在第二盖体的榫槽内；套筒设于第一盖体的外侧的贯穿孔处并对拉杆进行套接密封；固定安装部，设于第一盖体和/或第二盖体的外壁面，用于对第一盖体和/或第二盖体进行位置固定。燃气通道便于为待测试叶片提供高温燃气环境；通过套筒对拉杆进行密封，防止燃气泄漏；通过固定安装部便于使用拉力机对待测试叶片施加机械载荷；有效提高试验结果的可靠性和准确性。