本發(fā)明涉及發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及預(yù)測發(fā)動機的飛輪的爆炸速度的方法和裝置。

背景技術(shù)：

發(fā)動機的飛輪主要作用是儲存發(fā)動機做工沖程的能量和慣性。飛輪具有較大轉(zhuǎn)動慣量。由于發(fā)動機各個缸的做功是不連續(xù)的，所以發(fā)動機轉(zhuǎn)速也是變化的。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速增高時，飛輪的動能增加，把能量貯蓄起來；當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低時，飛輪動能減少，把能量釋放出來。

飛輪的最大轉(zhuǎn)速，也被稱為爆炸速度，其為飛輪的一項重要參數(shù)。現(xiàn)有技術(shù)中，采用旋轉(zhuǎn)測試試驗的方法測定發(fā)動機飛輪的爆炸速度。該方法的缺陷在于，旋轉(zhuǎn)測試試驗危險性大，實驗過程消耗的成本高，并且實驗周期長，導(dǎo)致開發(fā)效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)測發(fā)動機的飛輪的爆炸速度的方法和裝置，該方法和裝置能夠解決至少部分的解決上述技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種預(yù)測發(fā)動機的飛輪的爆炸速度的方法，該方法包括：截取包括所述飛輪的特征的剖面，生成所述飛輪對應(yīng)的二維剖面；在二維剖面中進行網(wǎng)格劃分，根據(jù)約束位置和旋轉(zhuǎn)速度以及飛輪的密度和彈性模量求得網(wǎng)格中各個節(jié)點的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力；根據(jù)所述各個節(jié)點的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力以及所述各個節(jié)點對應(yīng)的面積計算所述飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力；根據(jù)所述飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力計算所 述飛輪的爆炸速度。

優(yōu)選地，該方法還包括：將二維剖面中與飛輪中孔洞相對應(yīng)的位置處的密度和/或彈性模量進行折減，得出所述位置對應(yīng)的折減后密度和/或彈性模量。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述各個節(jié)點的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力以及所述各個節(jié)點對應(yīng)的面積計算所述飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力包括：將各個節(jié)點的徑向應(yīng)力與各個節(jié)點對應(yīng)的面積分別相乘求和，并將所得和值與各個節(jié)點對應(yīng)的面積的和相除，得到飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力；將各個節(jié)點的切向應(yīng)力與各個節(jié)點對應(yīng)的面積分別相乘求和，并將所得和值與各個節(jié)點對應(yīng)的面積的和相除，得到飛輪對應(yīng)的切向應(yīng)力。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力計算所述飛輪的爆炸速度包括：將飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力進行比較，確定出兩者中的較大值；利用確定的飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力中的較大值計算所述飛輪的爆炸速度。

優(yōu)選地，所述將二維剖面中與飛輪中孔洞相對應(yīng)的位置處的密度和/或彈性模量進行折減包括：計算所述孔洞旋轉(zhuǎn)一周的體積和所述孔洞的體積，根據(jù)所述孔洞旋轉(zhuǎn)一周的體積與所述孔洞的體積計算折減比例；利用所得折減比例對所述孔洞相對應(yīng)的位置處的密度和/或彈性模量進行折減。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面提供了一種預(yù)測發(fā)動機的飛輪的爆炸速度的裝置，該裝置包括：二維剖面生成模塊，用于截取包括所述飛輪的特征的剖面，生成所述飛輪對應(yīng)的二維剖面；網(wǎng)格劃分模塊，用于在二維剖面中進行網(wǎng)格劃分，根據(jù)約束位置和旋轉(zhuǎn)速度以及飛輪的密度和彈性模量求得網(wǎng)格中各個節(jié)點的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力；應(yīng)力計算模塊，用于根據(jù)所述各個節(jié)點的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力以及所述各個節(jié)點對應(yīng)的面積計算所述飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力；爆炸速度計算模塊，用于根據(jù)所述飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切 向應(yīng)力計算所述飛輪的爆炸速度。

優(yōu)選地，該裝置還包括：參量折減模塊，用于將二維剖面中與飛輪中孔洞相對應(yīng)的位置處的密度和/或彈性模量進行折減，得出所述位置對應(yīng)的折減后密度和/或彈性模量。

優(yōu)選地，所述應(yīng)力計算模塊用于將各個節(jié)點的徑向應(yīng)力與各個節(jié)點對應(yīng)的面積分別相乘求和，并將所得和值與各個節(jié)點對應(yīng)的面積的和相除，得到飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力；將各個節(jié)點的切向應(yīng)力與各個節(jié)點對應(yīng)的面積分別相乘求和，并將所得和值與各個節(jié)點對應(yīng)的面積的和相除，得到飛輪對應(yīng)的切向應(yīng)力。

優(yōu)選地，所述爆炸速度計算模塊用于將飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力進行比較，確定出兩者中的較大值；利用確定的飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力中的較大值計算所述飛輪的爆炸速度。

優(yōu)選地，所述參量折減模塊用于計算所述孔洞旋轉(zhuǎn)一周的體積和所述孔洞的體積，根據(jù)所述孔洞旋轉(zhuǎn)一周的體積與所述孔洞的體積計算折減比例；利用所得折減比例對所述孔洞相對應(yīng)的位置處的密度和/或彈性模量進行折減。

通過上述技術(shù)方案，截取包括飛輪的特征的剖面，生成飛輪對應(yīng)的二維剖面；在二維剖面中進行網(wǎng)格劃分，根據(jù)約束位置和旋轉(zhuǎn)速度以及飛輪的密度和彈性模量求得網(wǎng)格中各個節(jié)點的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力；根據(jù)各個節(jié)點的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力以及各個節(jié)點對應(yīng)的面積計算飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力；根據(jù)飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力計算飛輪的爆炸速度。如此，能夠不采用旋轉(zhuǎn)測試試驗便可獲得飛輪的爆炸速度，進而避免了因測試試驗所導(dǎo)致的危險，降低了開發(fā)成本高，并且提高開發(fā)效率。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的預(yù)測發(fā)動機的飛輪的爆炸速度的方法的流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的發(fā)動機的飛輪的三維模型示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的發(fā)動機的飛輪的二維剖面的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的發(fā)動機的飛輪的孔洞和孔洞旋轉(zhuǎn)一周所形成的環(huán)的示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的網(wǎng)格中節(jié)點及節(jié)點對應(yīng)面積的示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的預(yù)測發(fā)動機的飛輪的爆炸速度的裝置的結(jié)構(gòu)圖；以及

圖7是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的預(yù)測發(fā)動機的飛輪的爆炸速度的裝置的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的預(yù)測發(fā)動機的飛輪的爆炸速度的方法的流程圖。如圖1所示，該方法包括如下步驟。

在步驟s110中，截取包括飛輪的特征的剖面，生成飛輪對應(yīng)的二維剖面。

舉例而言，對于如圖2所示的飛輪，選擇可以將飛輪的各個特征包括進去的剖切方向進行剖切，獲得剖面。對所得剖面中的孔洞進行填補，確定出 剖面中與飛輪中孔洞相對應(yīng)的位置，得到飛輪的二維剖面，如圖3所示，其中第一位置310和第二位置320分別與孔洞對應(yīng)。

在步驟s120中，在二維剖面中進行網(wǎng)格劃分，根據(jù)約束位置和旋轉(zhuǎn)速度以及飛輪的密度和彈性模量求得網(wǎng)格中各個節(jié)點的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力。

在一實施例中，所述方法還可包括：將二維剖面中與飛輪中孔洞相對應(yīng)的位置處的密度和/或彈性模量進行折減，得出該位置對應(yīng)的折減后密度和/或彈性模量。其中，所述將二維剖面中與飛輪中孔洞相對應(yīng)的位置處的密度和/或彈性模量進行折減可包括：計算孔洞旋轉(zhuǎn)一周的體積和孔洞的體積，根據(jù)孔洞旋轉(zhuǎn)一周的體積與孔洞的體積計算折減比例，利用所得折減比例對孔洞相對應(yīng)的位置處的密度和/或彈性模量進行折減。

例如，如圖4所示，二維剖面中第一位置310和第二位置320分別與孔洞對應(yīng)，該孔洞可以是安裝孔、工具孔等。對于第一位置310和第二位置320，分別按如下公式計算折減比例：

r＝(v環(huán)-v柱)/v環(huán)

其中，r為折減比例，v環(huán)為孔洞旋轉(zhuǎn)一周的體積，v柱為孔洞的體積。

利用折減比例，按如下公式分別得到第一位置310和第二位置320對應(yīng)的折減后密度和彈性模量。

ρe＝ρ×r

其中，ρ為飛輪材料的密度，ρe為折減后的密度，r為折減比例。

ee＝e×r

其中，e為飛輪材料的彈性模量，ee為折減后的彈性模量，r為折減比例。

在上述技術(shù)方案中，通過對孔洞對應(yīng)位置的密度、彈性模量進行折減能夠進一步增加所得爆炸速度的準(zhǔn)確性。

在步驟s130中，根據(jù)各個節(jié)點的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力以及各個節(jié)點對 應(yīng)的面積計算飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力。

在一實施例中，所述根據(jù)各個節(jié)點的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力以及各個節(jié)點對應(yīng)的面積計算飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力可包括：將各個節(jié)點的徑向應(yīng)力與各個節(jié)點對應(yīng)的面積分別相乘求和，并將所得和值與各個節(jié)點對應(yīng)的面積的和相除，得到飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力；將各個節(jié)點的切向應(yīng)力與各個節(jié)點對應(yīng)的面積分別相乘求和，并將所得和值與各個節(jié)點對應(yīng)的面積的和相除，得到飛輪對應(yīng)的切向應(yīng)力。

舉例而言，利用函數(shù)arnode(i)確定節(jié)點i對應(yīng)的面積，例如，節(jié)點6對應(yīng)的面積如圖5所示。

利用如下公式，得出飛輪對應(yīng)的切向應(yīng)力。

其中，sx為飛輪對應(yīng)的切向應(yīng)力，arnode(i)為節(jié)點i對應(yīng)的面積，sxi為節(jié)點i的切向應(yīng)力。

利用如下公式，得出飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力。

其中，sz為飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力，arnode(i)為節(jié)點i對應(yīng)的面積，szi為節(jié)點i的徑向應(yīng)力。

在步驟s140中，根據(jù)飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力計算飛輪的爆炸速度。

在一實施例中，所述根據(jù)所述飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力計算所述飛輪的爆炸速度可包括：將飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力進行比較，確定出兩者中的較大值；利用確定的飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力中的較大值計算飛輪的爆炸速度。

例如，可按如下公式計算出飛輪的爆炸速度。

其中，vb為爆炸速度；w為最大滿載轉(zhuǎn)速，單位為rpm(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))；k為經(jīng)驗因子，例如可以取值0.564；uts為飛輪材料的最小抗拉極限；max(sx，sz)表示取徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力兩者中的較大值。

采用上述技術(shù)方案，能夠避免采用旋轉(zhuǎn)測試試驗，消除了因測試試驗所導(dǎo)致的危險性，降低了開發(fā)成本高，并且能夠提高開發(fā)效率。

以下針對圖2所示的飛輪，對本發(fā)明中預(yù)測爆炸速度的方法的流程進行說明。首先，對于如圖2所示的飛輪，選擇剖切方向進行剖切，獲得剖面。對所得剖面中的孔洞進行填補，確定出剖面中與飛輪中孔洞相對應(yīng)的位置為第一位置310和第二位置320，獲得如圖3所示的二維剖面。然后，計算孔洞旋轉(zhuǎn)一周的體積和孔洞的體積，針對二維剖面中第一位置310和第二位置320分別利用如下公式計算第一位置310對應(yīng)的折減后的密度和彈性模量以及第二位置320對應(yīng)的折減后的密度和彈性模量。

r＝(v環(huán)-v柱)/v環(huán)

ρe＝ρ×r

ee＝e×r

其中，r為折減比例，v環(huán)為孔洞旋轉(zhuǎn)一周的體積，v柱為孔洞的體積，ρ為飛輪材料的密度，ρe為折減后的密度，e為飛輪材料的彈性模量，ee為折減后的彈性模量。

之后，在二維剖面中進行網(wǎng)格劃分，接收輸入的約束位置和旋轉(zhuǎn)速度，根據(jù)約束位置、旋轉(zhuǎn)速度、飛輪材料的密度和彈性模量、以及與孔洞對應(yīng)位置的折減后密度和彈性模量，求得網(wǎng)格中各個節(jié)點的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力。按如下公式求得飛輪的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力。

其中，arnode(i)為節(jié)點i對應(yīng)的面積，sxi為節(jié)點i的切向應(yīng)力，sx 為飛輪對應(yīng)的切向應(yīng)力，szi為節(jié)點i的徑向應(yīng)力，sz為飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力。

按如下公式計算出飛輪的爆炸速度。

其中，vb為爆炸速度；w為最大滿載轉(zhuǎn)速，單位為rpm(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))；k為經(jīng)驗因子，取值0.564；uts為飛輪材料的最小抗拉極限；max(sx，sz)表示取徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力兩者中的較大值。

采用上述優(yōu)選的實施方案，能夠?qū)⒄麄€分析過程固化，，不需要再建立特殊流程，增強了本發(fā)明中方法的適用性；而且無需進行試驗測試，便可得出飛輪的徑向應(yīng)力、切向應(yīng)力和爆炸速度，方便產(chǎn)品開發(fā)過程中使用，提高了開發(fā)效率。

圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的預(yù)測發(fā)動機的飛輪的爆炸速度的裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖6所示，該裝置包括如下模塊。

二維剖面生成模塊610，用于截取包括飛輪的特征的剖面，生成飛輪對應(yīng)的二維剖面；網(wǎng)格劃分模塊620，用于在二維剖面中進行網(wǎng)格劃分，根據(jù)約束位置和旋轉(zhuǎn)速度以及飛輪的密度和彈性模量求得網(wǎng)格中各個節(jié)點的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力；應(yīng)力計算模塊630，用于根據(jù)各個節(jié)點的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力以及各個節(jié)點對應(yīng)的面積計算飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力；爆炸速度計算模塊640，用于根據(jù)飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力計算飛輪的爆炸速度。

圖7是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的預(yù)測發(fā)動機的飛輪的爆炸速度的裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖7所示，該裝置還可包括參量折減模塊710，，用于將二維剖面中與飛輪中孔洞相對應(yīng)的位置處的密度和/或彈性模量進行折減，得出所述位置對應(yīng)的折減后密度和/或彈性模量。

在一實施例中，參量折減模塊710用于計算所述孔洞旋轉(zhuǎn)一周的體積和所述孔洞的體積，根據(jù)所述孔洞旋轉(zhuǎn)一周的體積與所述孔洞的體積計算折減 比例；利用所得折減比例對所述孔洞相對應(yīng)的位置處的密度和/或彈性模量進行折減。

在一實施例中，應(yīng)力計算模塊630用于將各個節(jié)點的徑向應(yīng)力與各個節(jié)點對應(yīng)的面積分別相乘求和，并將所得和值與各個節(jié)點對應(yīng)的面積的和相除，得到飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力；將各個節(jié)點的切向應(yīng)力與各個節(jié)點對應(yīng)的面積分別相乘求和，并將所得和值與各個節(jié)點對應(yīng)的面積的和相除，得到飛輪對應(yīng)的切向應(yīng)力。

在一實施例中，爆炸速度計算模塊640用于將飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力進行比較，確定出兩者中的較大值；利用確定的飛輪對應(yīng)的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力中的較大值計算所述飛輪的爆炸速度。

采用上述技術(shù)方案，能夠避免采用旋轉(zhuǎn)測試試驗，消除了因測試試驗所導(dǎo)致的危險性，降低了開發(fā)成本高，并且能夠提高開發(fā)效率。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。