燃料实时设计与HCCI燃烧控制

根据燃料设计的思想, 提出了混合燃料比例实时优化的HCCI燃烧控制新方法. 利用HCCI单缸发动机研究了异辛烷/正庚烷的实时预混合控制的HCCI燃烧, 结果发现混合燃料HCCI着火以及燃烧相位主要取决于正庚烷实际的燃空当量比. 异辛烷的加入对爆震当量比界限有所拓展, 但HCCI爆震主要与混合燃料总当量比有关. 随着异辛烷比例的提高, 导致HCCI当量比运行范围变窄, 但是混合燃料实时调控的HCCI燃烧最大负荷相对纯正庚烷提高了大约80%. 采用实时优化控制, 取得了负荷拓展与排放降低综合效果, 其整个运行范围具有较高的热效率.     

液体闪烁测量用燃烧制样装置和两种新的简易点火方法

制样问题是液体闪烁测量的重要一环,而燃烧制样方法又是制样的一个重要方法。特别是对于~3H和~(14)C标记的农作物样品,则更是如此。 在我们的工作中,试成两种新的简易点火方法及燃烧制样装置,即阳光点火燃烧制样方法和高频火花点火燃烧制样方法。这两种方法都简便易行,一、二秒内即可把样品点燃,数秒内     

未来的汽车

联邦德国两位高级工程师最近预测,未来的汽车将主要用塑料和铝制成,发动机部件用陶瓷制作,52%的汽车用汽油作燃料,23%用甲醇作燃料,15%用柴油,6%用液化石油气,3.5%用从生物质制取的乙醇,0.5%用电能。点燃式发动机既可用乙醇,也可以用甲醇,但这两种燃料都还有应当改进之处。由于氧被紧紧束缚在化学结构里,要使乙醇燃烧,需要的氧气比较少,而且热值也比汽油低。不过,乙醇的辛烷值比较高,可供利用的压缩比也比较大。用乙醇作为汽车燃料,有一个问题,就是在冷天难以起动。不过,这个问题比较容易解决,例如在乙醇中加入比较容易挥发的燃料添加剂等。     

基于多燃烧控制技术的灵活燃料发动机

提出了一种柴油机燃烧控制策略, 主要运用内部废气再循环(internal exhaust gas recirculation, EGR)技术、分段喷射技术、可调供油提前角技术和使用代用燃料, 大幅降低柴油机碳烟和氮氧化物的排放. 根据该燃烧控制策略, 研制了一台灵活燃料发动机. 实验表明, 该发动机可以燃用柴油、乙醇和碳酸二甲脂(DMC)等燃料. 它的碳烟排放很低, NO_x排放下降, 而HC和CO排放可以维持在较低水平; 在中、高负荷时, 发动机燃用代用燃料时的有效热效率比燃用柴油时的有效热效率提高2%~3%. 使用该发动机, 既可以使排放大幅降低, 又可以解决不易压燃的代用燃料在柴油机上的应用问题.     

污染组分对氢燃料发动机燃烧动力学的影响

选择氢气及氢气-乙烯混合气体两种燃料, 在风洞加热器中加热空气来开展氢气燃烧的试验研究. 试验结果表明, 两种气体获得的发动机燃烧室稳定压力基本一致, 推力收益基本相同. 但是, 不同加热方式下壁面压力达到平衡值所需的时间明显不同, 采用氢气-乙烯混合气加热时, 燃烧室达到平衡所需的时间较长, 表现为点火延迟时间比氢气加热时增长. 初步从燃烧反应链传递步骤的连续性和含C自由基活性两个方面讨论了两种加热方式对点火延迟特性的影响.     

雾化细度对液体燃料火焰长度和燃烧完全度的影响

雾状液体燃料燃烧过程中,雾化细度对过程进行的优劣有着重要的影响。本文简述有关的实验研究工作,提出雾化细度对燃烧完全度的影响有最佳值的实验现象及其简化分析。实验方法实验系统如图1所示,用离心风机供给空气,用气压法供给燃油,用气动喷咀作雾化器。雾状燃料与空气经混合室进入50×50毫米~2的方形断面的燃烧室。燃烧室中有圆柱形稳定器,在点火时,稳定器后部可以流出苯-空气预混气体,以电火花点燃,形成苯-空气火焰,起点火器的作用,而在稳定燃烧时,则起稳定火焰的作用。     

500W行波热声发电样机的实验研究

在前期的理论与实验的基础上, 设计制作了一台行波热声发动机及一台直线发电机.以氦气为工质, 在平均压力为3.54 MPa、工作频率为74 Hz 工况下, 以15.03%的最大热电转换效率获得了450.9 W 的电功、以12.65%的热电转换效率获得了481.0 W 的最大输出电功.     

激波诱导甲烷点火化学反应区的可视化实验研究

研究激波诱导甲烷/空气混合物点燃的反应区特征, 对于认识其气相爆轰规律有着重要意义. 在激波管平台上, 进行了当量比甲烷/空气混合物的激波点火实验, 并采用化学发光成像和平面激光诱导荧光(PLIF, planar laser induced fluorescence)等方法得到了不同工况下的反应区特征. 结果表明, 由于在弱点燃工况下诱导区的着火延迟期沿激波传播方向的梯度较小, 给非线性化学反应过程提供了更多的时间, 反应特征出现显著的不均匀性; 而随着激波的增强, 这种不均匀性显著减小, 在强点燃工况反应区呈规则的爆轰波结构. 单脉冲PLIF方法测量的OH基相对分布揭示的反应区特征与文中其他方法的测量结果相一致, 并和前人的相关研究结论相符, 为激波管内激波和气相物质相互作用条件下进行高时空分辨率测量提供了新的方法和思路.     

直喷式汽油机微粒排放规律与控制策略的研究进展

直喷式汽油机因较高的热效率而得到广泛的应用,然而它存在微粒排放较高的缺点.由于碳烟微粒的潜在致癌性,国际上开始将直喷式汽油机的微粒排放质量和数量列入新的排放法规进行限制.针对这一问题,国际上开展了大量的探索性研究.结果发现,直喷式汽油机的微粒排放主要来源于活塞顶面、气缸壁面、气门底面等处附着的燃油发生非预混合燃烧以及混合气分层燃烧.因而汽油机的混合气制备方式、燃油喷射参数、燃料物理化学特性、环境条件、运行工况参数等对微粒排放质量和微粒数量有显著影响.此外,乘用车排放测试是在底盘测功机上运行不同的工况循环,各种法规的工况条件不同,因而同一台汽车也会得到不同的排放测试结果.本文针对国际上的最新研究,系统总结了直喷式汽油机微粒生成路径、微粒生成影响因素与控制策略、汽油醇微粒排放特点、工况循环对微粒排放影响等几个方面的最新进展,并对今后的研究方向进行了展望.     

百瓦级行波热声发电机实验样机研究

报道了一种行波热声发动机驱动直线发电机产生电能的实验研究. 在原理实验中, 当热声发动机工作压力为2.5 MPa、谐振频率为64 Hz, 且压力振幅为0.2 MPa时, 该直线发电机可输出100 W以上的电能.     

小型斯特林热声发动机谐振管内径的影响研究

基于线性热声理论, 对一台小型热声斯特林发动机进行了数值仿真, 并进行了相应的实验研究. 计算和实验结果表明, 谐振管内径的变化对于小型斯特林热声发动机的谐振频率以及性能具有十分重要的影响. 适当减小谐振管的径向尺寸, 能够有效降低整机的谐振频率, 提高系统波动压力幅值, 这对于热声斯特林发动机的小型化具有重要的指导意义. 根据计算和分析, 搭建了一台小型热声斯特林发动机, 其谐振管的长度和内径分别为350 mm和20 mm, 工作频率为282 Hz, 当充气压力为2 MPa, 加热量为637 W时, 系统最大压力峰峰值和压比分别达到了0.22 MPa和1.116, 初步具备驱动热声制冷机或者热声发电机的能力     

受损伴流湍流氢气射流火焰的直接数值模拟

采用直接数值模拟DNS的方法对受损伴流湍流氢气射流火焰进行了数值模拟, 采用16步的氢气燃烧详细化学反应机理, 冷的高速H₂/N₂燃料射流喷入热的低速伴随流, 伴随流由贫燃氢气预混火焰燃烧产生, 温度1045 K, 氧量较低. 化学反应源项由主程序在每一时间步长内动态调用CHEMKIN库函数获得. 计算采用消息传递MPI的并行计算方法, 采用12颗CPU在并行计算机上完成. 作为与实验对比的Faver平均结果由DNS瞬态结果做长时间的统计平均后获得. 火焰中涡结构的卷起以及发展过程均能很好地被捕捉, 可以观察到同旋向涡结构之间的相互吸引和反旋向涡结构之间的相互排斥过程, 伴随射流两侧涡结构彼此复杂的吸引、合并、挤压和撕裂过程, 湍流拟序结构由最初的轴对称模式开始向非对称模式演化. 流场中5.67 ms时刻瞬态的H, OH和H₂O分布, 表征了燃料射流自点燃过程中的详细火焰结构. 计算中获取的火焰抬升高度为9d ~ 11d, 与实验结果相吻合. 计算发现由OH和H粒子表征的火焰锋面中, 在火焰锋面转角位置, 燃烧过程得到强化, 可能与火焰面的拉伸以及较长的停留时间有关. 从湍流强度的分布曲线来看, 火焰的传播应该是从两侧向中心发展的. 这里的DNS结果可以作为今后发展更准确通用湍流燃烧模型的参考.     

铁电体热释电循环的能量转换机理

环境中的废热可以被铁电体在变温和变电场的热释电循环中转换为电能.然而,铁电体的极化强度随外界条件的变化一直是待解的难题.本文根据电场作用下铁电体中偶极子在三维空间转动的唯象理论,引入偶极子的耦合效应解决了极化强度在一定初始条件下随温度和电场的变化规律,推导出了奥尔森热释电循环中温度和电场对极化强度和热释电转换效率的影响规律.通过数值模拟得到如下结论:热释电循环的等高温线与电滞回线的上曲线重合;等低温线在电滞回线的中线与上线之间,由所加最大电场决定;热释电循环时,低温端的温度越接近居里点,以及高温端的温度略高于居里点,会有较高且较为稳定的热释电转换效率.上述结论与实验结果基本相符.     

用于热声驱动脉冲管制冷机的新耦合机制: 声学放大器

提出了声学放大器的概念, 有意识地用一根长管来连接热声发动机与脉冲管制冷机. 理论计算表明, 合适的管长及管径可以大幅度地放大来自热声发动机的压力波动, 脉冲管制冷机从而可以获得更大的驱动压比. 在理论分析的基础上, 初步的研究也证实了压力波动的放大效果. 在平均压力2.46 MPa, 工作频率69 Hz时, 一根内径8 mm, 长2.8 m的紫铜管把来自热声发动机的压力波动幅值平均放大为2.5倍以上. 特别地, 使用1.67 kW的加热功率, 发动机的压比为1.11, 脉冲管制冷机入口的压比到达了1.32, 进而在脉冲管制冷机的冷头获得了65.7 K的温度.     

Ni/MH动力电池循环过程热效应分析

通过建立二维热模型对6.5 Ah 圆柱型Ni/MH动力电池在常规循环和模拟工况循环过程中的热效应进行了分析, 并讨论了循环次数对电池热效应的影响. 实验采用石英频率微量热仪对电池的热容量及其在不同电流(1 C, 3 C, 5 C)过充电时的产热速率进行了测量, 继而将产热速率曲线拟合成分段函数, 以此建立精确的热模型. 实验采用有限元方法模拟了电池在不同循环次数时不同电流充电过程中其内部温度场分布. 结果表明, 电池在常规循环和模拟工况循环时, 循环次数与电池内部中心温度之间均近似呈现线性关系; 同时, 在对电池热效应的测试过程中, 充电电流越大, 循环次数对热效应的影响越显著. 由此, 可以预测不同循环次数时电池内部的温度分布, 从而对不同循环次数时电池的实际使用条件提供指导.     

燃料乙醇是我国发展替代燃料的趋势

对燃料乙醇及燃料乙醇的发展现状进行了分析,并对我国今后发展燃料乙醇的方向、燃料乙醇对我国发展的推动作用进行了研究.     

乙醇HCCI燃烧化学反应动力学模型的建立

根据乙醇燃烧化学动力学机理和热力学数据.并利用实验数据进行了对比,为实验研究提供了重要的、有价值的参考.     

基于热管技术的动力电池热管理系统研究现状及展望

电池热管理是发展高性能动力电池系统的关键技术之一,也是工程热物理领域研究前沿和热点.本文介绍锂离子动力电池热特性,阐述热管理对动力电池的重要性.介绍动力电池热管理主要技术手段,重点介绍热管技术应用于电池热管理的研究现状,从电池运行工况对系统传热的影响研究、热管传热特性分析与设计、热管理系统散热结构设计与传热分析及采用热管的电池加热研究4个方面阐述当前基于热管技术的电池热管理研究现状.最后,总结当前研究存在的不足及需要突破的关键问题,以期促进先进动力电池热管理系统开发.     

富氧点火技术在电站直流锅炉的应用

介绍富氧点火技术在山东华电国际潍坊发电厂670MW直流贫煤机组的应用情况,详细说明了富氧燃烧的技术特点和富氧点火技术原理,并测试比较了O2助燃对火 焰温度和飞灰含碳量的影响,结果表明O2助燃能够较大幅度地提高煤粉火焰温度,增强劣质煤种燃烧稳定性,同时大大降低飞灰含碳量,有利于锅炉的安全启动.     

一种大幅度提高热声发动机压比的“声学泵”

压比是评价热声发动机的重要参数之一. 提出了一种可以大幅度提高热声发动机的“声学泵”, 并给出了其工作原理的理论分析. 采用2.5 MPa的氮气在一台聚能型的行波发动机进行了实验, 表明它可以将压比从1.25提高到1.47以上.