喷射系统计算机模拟及运用

机车用大功率中高速柴油机向高强度、低油耗方向不断发展，其燃油喷射系统的强化强度也越来越高，使燃油喷射系统的穴蚀、二次喷射和零部件可靠性等问题日益突出．通过计算机模拟，讨论了各种喷射条件对喷雾性能的影响，这样不仅可以验证已有喷射系统的工作特性，而且将大大提高新内燃机喷射系统的研制速度     

TY495Q柴油机喷油及燃烧过程测量分析

研究了ＴＹ４９５Ｑ柴油机用不同的燃料供给系统对工作过程的影响．并对喷油及燃烧过程每循环动态特性进行了测量分析，发现有的循环存在二次喷射时，燃烧过程后燃较大．     

双源注入机中消除二次电子对束流测量影响的新方法

在离子注入技术中，获得准确注入剂量的关键是如何消除二次电子对束流测量带来的影响．通过实验证实了二次电子对正离子束的影响．采用了在靶室内加入侧向正电场的方法，从而有效地克服了离子流测量不准的问题     

JS125-12A摩托车二次空气喷射系统的仿真

为了提高二次空气喷射系统的补气效果,建立了摩托车发动机模型,应用内燃机性能分析软件AVL BOOST,对JS125-12A型摩托车发动机进行性能计算,并与试验值进行了对比分析.在此基础上,建立二次空气喷射系统模型,并对包括补气孔位置、补气管直径、补气角度以及补气阀簧片刚度等二次空气喷射系统的主要设计参数进行性能预测和优化.结果显示,二次空气喷射点与排气口的距离为30 mm,补气管直径为8 mm,补气角度选择30°～60°,簧片刚度在100～500 N/m之间取值时,二次空气喷射系统与发动机有最佳匹配.     

基于多次喷射的柴油机燃烧过程数值模拟

为了研究多次喷射对4190Z_LC船舶中速柴油机缸内燃烧和排放性能的影响,设计了四种喷射方案:方案一为2次等量喷射;方案二为3次喷射;方案三为2次预喷射加1次主喷射;方案四为5次预喷射加1次主喷射。利用AVL FIRE软件进行了数值模拟。数值模拟结果表明,采用多次喷射可以有效改善柴油机的燃烧过程,降低NO_x的排放量,特别是方案四,额定工况下,NO_x的排放量仅为原机的70%。     

对置活塞二冲程汽油机分层稀燃组织研究

结合对置活塞二冲程汽油机缸径小、冲程长的特点,提出了进排气侧非对称喷雾方式,并采用AVL-Fire软件对喷雾方向进行优化,实现全负荷工况下的缸内均匀混合;同时研究了部分负荷工况下二次喷射对分层混合气形成和稀燃组织的影响.结果表明,进气侧喷射角增大有利于提高缸内混合气的均匀度,排气侧喷射角增大会导致燃油蒸发率降低;二次喷油比例影响分层混合气浓稀区的分布,二次喷油时刻影响缸内混合气稀区的均匀性.当进气侧喷射角为30°、排气侧喷射角为15°时,选择第一次喷油时刻为220℃ A,第二次喷油时刻为270℃ A且二次喷油比例为20%,可有效组织混合气分层.在部分负荷工况下,采用分层稀混合气相比均匀稀混合气的火焰发展期缩短约30%,快速燃烧期缩短约15%.      

二甲醚发动机燃油喷射过程的实验与数值模拟

针对采用普通油泵-油管-油嘴燃油系统的二甲醚发动机,建立了燃油喷射过程的数学模型,通过对不同工况下燃用二甲醚和柴油的燃油喷射过程的数值模拟与计算结果的试验验证,揭示了二甲醚发动机燃油喷射过程的物理本质及其特性参数的变化规律．研究表明,由于二甲醚具有较高的可压缩性,致使其泵端与嘴端压力上升及下降都较柴油缓慢,压力上升始点延迟,实际喷油始点滞后,嘴端油管压力峰值较低,高压油管中的残余压力较高,较易出现二次喷射现象。     

一种壁面二次喷射柴油机燃烧系统数值模拟

以KIVA3为计算平台,对4气门直喷式非增压柴油机在油注喷向燃烧室侧壁后飞溅形成二次喷射燃烧的整个工作过程进行了模拟计算,着重分析了压缩冲程和膨胀做功冲程缸内漉场及燃烧过程．数值分析结果表明：在进气涡流作用下,活塞压缩后期产生的挤流是以螺旋线路进入燃烧室的,由此对若干几何参数完全一样的喷孔喷出的油注产生的柴油气的作用是不同的,进而各油注的燃烧历程不同;过大的燃烧室侧向凹坑容易形成柴油气死角．带有二次喷射导向壁面的小口径比和小径深比ω型燃烧室充分利用好活塞表面以上和燃烧室上部氧气的问题仍有待解决．     

原位TiC颗粒对喷射成形铝合金组织的影响

利用熔铸-原位反应喷射成形技术制备7075 TiC(2．9l％，体积分数)铝合金半固态坯料，将合金加热到固液两相区不同温度，保温不同时间，淬火固定其半固态组织。采用扫描电镜观察其组织，应用Image Tool软件及截线法统计晶粒尺寸。研究表明，原位TiC颗粒不仅细化喷射成形组织，而且在二次加热保温过程中有效地阻碍晶界的移动，抑制了显微组织的粗化过程，在600℃保温60min后合金平均晶粒尺寸仍小于30μm，表现出良好的钉扎效应。     

二次喷射对火花辅助压燃燃烧及爆震特性影响的试验研究

火花辅助压燃(SACI)是一种由火焰传播诱导未燃混合气自燃的新型燃烧方式.但SACI爆震现象限制了热效率的进一步提升.针对这一问题,基于一台高压缩比缸内直喷汽油机,首先对SACI燃烧及爆震界定进行了分析;然后开展了二次喷射策略对SACI燃烧及爆震特性影响的试验研究.结果表明:火花点火是SACI燃烧的一个重要环节,点火过于提前会导致SACI爆震的产生.SACI爆震的压力振荡幅值(MAPO)要高于SI爆震且分布更加离散.二次喷射在燃烧室内可以形成不同的燃油浓度分层,对SACI有良好的爆震抑制效果.当采用喷射比例4∶1、一次喷射时刻300°,CABTDC、二次喷射时刻140°,CABTDC时,通过对爆震的抑制获得最优燃烧特性,循环变动系数降低了1.18%,,有效燃油消耗率降低了约3.11%,有效热效率提高了1.05%.     

高压共轨喷油器内非稳态流动数值模拟

针对高压共轨喷油器内部非稳态流动现象，建立起瞬态流动的物理-数学模型，采用模块化分析方法进行了瞬态数值模拟．通过与试验结果的比较，验证了数值计算模型的准确性．在此基础上通过变参数数值模拟，分析了电磁阀通电时间、共轨压力、控制室进出口节流孔孔径及针阀弹簧预紧力对喷油过程的影响．结果表明：高压共轨喷油器不同结构参数对其动态特性、喷油率及循环喷油量等性能指标有很大的影响．其中，控制室进出口节流孔孔径的合理匹配和组合对获得良好的喷油特性尤为关键；燃油喷射系统要实现预喷，电磁铁的响应速度必须非常快．     

聚驱试验区井组间平面干扰对聚驱效果的影响

聚合物驱油现场试验的跟踪调整主要是对生产动态分析,注入井和采出井生产参数的调整,及时改变各井间的注采平衡关系,调整好层间和平面矛盾,扩大波及体积,提高聚驱效率。分析了某聚合物驱油试验区内井组间存在的平面干扰现象。由于试验区内注入采出井生产参数的不合理,影响了井组间聚合物溶液的平面波及体积,降低了井组间的聚驱效率。通过对注入采出井合理的生产参数的调整,可以有效的扩大平面波及体积,提高聚合物驱油效率。     

风室压力损失对引射器流动的影响

实验测量了存在风室压损时引射器引射的二次流流量和风室压损;将测量的风室压损作为数值边界条件,利用有限体积法对存在风室压损时的引射器流动进行了三维数值模拟,并将数值和实验的二次流流量进行了对比,在此基础上,对实际运行情况下不存在风室压损时的引射器三维流动进行了数值模拟,并同存在风室压损时的流动进行了对比．结果表明,数值模拟结果与实验结果吻合较好,最大误差不超过4％,说明数值算法是合理可行的;压力损失使引射器的流动和引射流量等发生了较大变化,并且使测量的引射流量大大低于无压损时的情况。     

乙醇/汽油喷雾特性试验研究

采用高速摄像技术在定容弹内对直喷汽油机多孔喷油器的喷油特性进行了研究,通过改变环境压力、喷油压力、喷油脉宽分析了这些因素对喷雾发展的影响.此外,重点研究了环境压力和喷油压力对喷雾贯穿距的影响.研究结果表明,随着环境压力增大,喷雾贯穿距减小;随着喷油压力增大,喷雾贯穿距增大;随着喷雾发展,环境气体围绕喷雾向相反方向运动,...     

喷油器喷孔积碳对柴油机喷油压力影响研究

使用光学电子显微镜,拍摄了新喷油器和积碳喷油器的喷孔图像。图像表明:喷油器喷孔积碳后,喷孔出口有明显的不规则积碳,对喷孔造成了一定程度的堵塞,改变了原有的喷孔结构;喷孔内部粗糙度有所增大,有少量不规则积碳存在于喷孔内部出口一侧。利用喷油泵试验台架,分别使用新喷油器和积碳喷油器进行了燃油喷射试验,测试了不同工况下的泵端压力和嘴端压力波形。试验结果表明:与新喷油器相比,喷孔积碳后喷油压力增大,压力峰值时间延后,针阀落座时间延后,喷油持续期增长,残余压力增大;嘴端压力波形由双峰曲线变成3峰曲线;喷油器开启压力增大,积碳对嘴端压力影响作用增大。     

共轨蓄压式电控泵喷嘴系统的实验研究

研究共轨蓄压式电控泵喷吡系统的喷射特性,取代传统的泵－油管－喷嘴系统,利用研制的实验装置对共轨蓄压式电控泵喷嘴的流量特性、喷油压力特性及喷油定时进行实验,由此分析影响喷射特性的各种因素,实验结果表明,共轨蓄压式电控泵喷嘴的特性不仅受共轨压力、增压时间的影响,转速对其也有一定的影响,而在喷射特性调节的灵活性方面,共轨蓄压式电控泵喷嘴较传统的泵－油管－喷嘴系统有明显改善。     

毛细管色谱“冷柱上进样”技术的研究

本文提出了一种简化的毛细管色谱“冷柱上进样”技术并对其性能进行了研究。测定了溶质峰面积及保留指数的重现性,并与常用的分流进样的结果进行了比较。研究了冷柱上进样中常出现的峰形畸变问题及解决办法。     

柴油机高压喷油嘴喷射过程空化效应数值模拟

为揭示柴油机高压喷油嘴喷射过程空化机理,根据质量守恒、动量守恒、混合组分平衡的基本规律建立了高压喷油嘴喷射过程空化效应数学模型,并对高压喷油嘴喷射过程空化效应进行了数值模拟分析,得出了曲率半径、压力波动幅度及柴油的部分物理参数对高压喷油嘴喷射过程空化效应的影响规律:随着喷油嘴入口处的曲率半径增大,喷孔内气相体积分数越来越小,空穴层的厚度也越来越薄,高压喷油嘴雾化性能变差;随着压力波动幅度的减少,喷油嘴出口质量流量变化越来越小,有利于喷油嘴喷油量的精确控制;燃油温度、喷油压力的提高使得喷油嘴内部空化现象得到加强,但是压力的增大更有利于空穴增强,从而有利于燃油雾化.     

缸内直喷汽油机低速混合气形成过程研究

通过Hydsim搭建的多孔喷油器一维仿真模型分析了针阀开启与关闭阶段喷油参数的变化,并使用FIRE软件对15 MPa喷油压力下的定容室喷雾进行了数值模拟及模型标定. 在此基础上,以一涡轮增压缸内直喷汽油机为研究对象,对比数值模拟与实验结果,分析了滚流比及喷油时刻对低速工况缸内混合气形成过程的影响. 结果表明,对2000 r/min全负荷工况,采用较高滚流比可增强缸内气流运动,促进燃油快速蒸发并形成更加均匀的混合气,而适当的喷油时刻可减少燃油碰壁,改善混合气浓度分布,从而更利于燃烧及发动机性能的提升.      

电控喷射系统喷油器压力波动仿真分析

利用仿真软件GT-Suite建立了电控共轨式燃油喷射系统仿真模型,通过实验验证了仿真模型的准确性并且进行了简单对比分析。通过改变共轨式喷油器结构参数,即喷孔数量、进油节流孔直径以及针阀质量进行仿真计算。利用仿真结果分析,探讨喷油器结构参数对共轨喷油系统压力波动的影响,为共轨喷油器的优化设计提供有效依据。