低周疲劳是发动机活塞的典型失效模式,为研究多源不确定性因素对活塞低周疲劳可靠性的影响,提高可靠性分析效率,基于Polynomial-Chaos-based Kriging(PC-Kriging)模型和蒙特卡洛模拟(Monte Carlo Simulation,MCS),构建了一种新的可靠性...
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低周疲劳是发动机活塞的典型失效模式,为研究多源不确定性因素对活塞低周疲劳可靠性的影响,提高可靠性分析效率,基于Polynomial-Chaos-based Kriging(PC-Kriging)模型和蒙特卡洛模拟(Monte Carlo Simulation,MCS),构建了一种新的可靠性计算方法,并通过数值算例证明了该方法的准确性和高效性。以某型柴油发动机活塞组结构为研究对象,基于热-机耦合分析建立活塞有限元模型,综合考虑关键尺寸、材料属性及载荷的不确定性,运用该方法对活塞进行了低周疲劳可靠性分析。可靠性分析结果表明,与同类型方法相比,该方法计算效率更高,仅需要有限元计算20+93次,当活塞的期望设计寿命为1.4×10^(4)时,其疲劳失效概率为1.053%;灵敏度分析结果表明,活塞高度、活塞直径、材料弹性模量和疲劳计算模型参数对可靠性的影响较大,分析结果可为活塞的可靠性设计提供指导。
为充分研究预喷/后喷对发动机性能的影响,基于某船用大功率柴油单缸机台架进行了大范围的预喷/后喷间隔角和油量的试验设计(DOE),分析不同喷射模式、不同喷射间隔和油量对经济性和燃烧噪声的影响。结果表明,预喷能够显著改善燃烧噪声,并能够轻微改善发动机经济性,且低功率比高功率区域改善效果更明显,推进特性25%、 50%和75%工况点燃烧噪声能降低4~5dB (A),但100%工况点只能降低1 d B (A);而后喷比预喷对经济性的优化效果更佳,在高低功率区域都能够获得较为理想的油耗烟度降低,油耗率最大降低3.6 g/(kW·h),最小降低1.8 g/(kW·h),分别发生在推进特性50%和100%工况点,推进特性初始烟度在0.15~0.25FSN之间能分别降低约0.05~0.1FSN;同时发现最佳预喷/后喷间隔角和油量相对较固定,可适用到其他运行工况。
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