脉冲激光全息技术探测柴油机喷雾方法的研究

在柴油机喷雾全息观测系统上,研究了脉冲激光全息技术探测柴油机喷雾的方法,并着重探讨了同轴全息微粒场密度极限、大密度微粒场全息测量、雾场燃油浓度分析及雾场二维和三维显示等测试问题。文中成功地测量了柴油机喷雾油滴尺寸、频数分布和燃油浓度,实现了喷雾内部构造的可视化,发现和认识了一些新的雾化现象,为柴油机喷雾模型构筑和燃烧过程的研究提供了重要依据。     

柴油发动机缸内进气流场的层析图像诊断法

针对发动机缸内进气流场由于不可视和动态而导致其难以无损在线测量的难题,提出了柴油发动机进气流场的层析图像诊断方法.分析了运用工业计算机层析成像系统获取进气过程中的柴油发动机缸内进气流场的层析图像原理,讨论了缸内进气流场中的气体迹点、密度、流速及其变化在层析图像上的行为规律,研究了最大平均互信息的缸内进气系统层析图像分割预处理方法,论述了基于随机变量互信息的缸内进气流场多目标特征图像提取方法.通过单缸立式柴油机缸内进气流场的高能工业计算机层析成像诊断实验,无损和实时地获取受限空间内的气缸内流场气体迹点、密度、流速及其变化状态信息,发现了流动过程中气体与气缸、气体与气体之间相互作用而形成的层析链结构及其形态.与现有缸内进气流场的其他诊断方法相比,文中方法具有无损、在线和多维诊断的特点.     

高压细水雾喷头流量系数与雾场特性的关系

喷头流量系数是细水雾系统设计喷头选型的关键设计参数之一,其决定细水雾的雾场特性从而直接影响细水雾系统的灭火性能。为了研究高压细水雾喷头流量系数与雾场特性的关系,构建了喷头及喷嘴雾场特性冷态实验平台,实验测量了两种流量系数的喷头(K=1.0,2.5)及其喷嘴的雾滴粒径分布、雾化锥角、雾场强度等雾场特性参数。实验结果表明系数K从1.0增大至2.5,喷嘴及喷头的雾化锥角、雾滴粒径分布及雾场强度都显著增大。     

浓度场测量系统在喷油雾化角测量中的应用

喷油雾化角影响油气混合、缸内燃烧和发动机排放性能,借助浓度场测量和数字图像处理系统对喷油雾化角测量进行了研究.介绍了测量系统的基本原理及装置,并通过该测量系统对某种电控喷油器燃油喷雾角情况进行了实际测试,验证了该测量系统的实用性.     

具有ω型燃烧室的缸内流动特性的研究

用PDA对活塞顶具有ω型燃烧室的缸内二维紊流场进行了测量,讨论了气门偏置、燃烧室偏心、挤流以及活塞运动速度对平均速度和紊流强度的影响,结果表明:在进气过程中缸内气流是翻滚式的流动,而在压缩过程中则是朝向燃烧室的汇合流动.     

缸内直喷LNG发动机工作过程的数值模拟

以一台4气门车用汽油机改装的缸内直喷LNG发动机为研究对象,应用STAR-CD软件建立了缸内直喷LNG发动机工作过程的计算模型,对其工作过程进行了数值模拟,并分析了缸内直喷LNG发动机工作过程中缸内流场的动态特性及其温度场、压力场的变化.结果表明,在进气过程,进气道和气缸内会出现强烈的湍流运动;随着进气过程的持续,缸内压力会变得均匀;燃烧过程中,气缸内局部会出现温度过高.     

“柴油机缸内气体运动的实验研究”成果通过鉴定

我校船舶和海洋工程系内燃机教研室吴承雄副教授等六人科研组,承担湖北省自然科学基金资助的“柴油机缸内气体运动的实验研究”项目,1992年8月26日在湖北省科委主持下通过了技术鉴定.本项目采用先进的激光测速技术测量了多种活塞顶燃烧室的缸内紊流场,得到不同燃烧室结构缸内切向平均速度和轴向平均速度,紊流强度的定量分布,进气和压缩过程中缸内紊流的形成、发展和衰减的变化规律,以及发动机转速对缸内紊流场和挤流的影响.并根据大量的实测数据,认真分析了不同燃烧室形状和结构,燃烧室偏心,进气门偏置,活塞运动的规律对缸内旋流、绕水平轴的滚流以及紊流强度分布及变化特点的影响.参加鉴定的同行专家一致认为,本项目取得的这一研究成果,目前在国内柴油机缸内流动的实验研究中处于领先水平.     

浓度场测量系统在喷油雾化角测量中的应用

喷油雾化角影响油气混合、缸内燃烧和发动机排放性能．借助浓度场测量和数字图像处理系统对喷油雾化角测量进行了研究；介绍了测量系统的基本原理及系统的组成，并通过该测量系统对某种电控喷油器燃油喷雾角情况进行了实际测试，验证了该测量系统的实用性。     

具有ω型燃烧室的缸内流动特性的研究

用ＰＤＡ对活塞顶具有ω型燃烧室的缸内二维紊流场进行了测量，讨论了气门偏置、燃烧室偏心、挤流以及活塞运动速度对平均速度和紊流强度的影响，结果表明：在进气过程中缸内气流是翻滚式的流动，而在压缩过程中则是朝向燃烧室的汇合流动。     

倾角传感器在扭转试验中的巧妙应用

文章概述了采用单轴倾角传感器实现的测量电路原理及特点,重点介绍了倾角传感器在扭转试验机中如何实现扭转试样有效标距范围内的相对扭角测量方法。解决了长期以来国内扭转试验机的扭转引伸计的设计难题,用一种全新的方式实现了扭转引伸测量的高可靠性和高精度测量。     

初始条件及喷雾对柴油机缸内流动影响研究

将柴油机缸内气体与整个燃烧室部件(气缸盖-气缸套-活塞组)作为一个耦合体,在对耦合体进行传热数值模拟的基础上得到缸内流动计算的壁面边界条件.利用大型通用CFD软件STAR-CD及ES-ICE对6110柴油机缸内三维非稳态流动进行数值模拟研究,着重分析不同初始条件及燃油喷射对缸内流动的影响.研究结果表明初始条件在柴油机进气过程缸内流场多维计算中主要影响流场的流动状态,特别是涡团形状和中心位置;喷雾过程中燃油的喷射流动直接影响到缸内的流场分布.     

大功率车用柴油机燃用航空煤油的燃烧仿真研究

建立了大功率车用柴油机燃用柴油和航空煤油的缸内燃烧模型。该模型利用喷雾试验结果对KH-RT破碎子模型进行了标定,同时耦合了燃油的化学反应动力学机理,具有较高的仿真精度。计算结果表明:相比柴油,柴油机燃用航空煤油喷雾破碎过程中雾化质量提高;燃烧过程中缸内滞燃期缩短,放热率峰值下降,缸内机械负荷及热负荷均得到缓解;柴油机燃用航空煤油在标定工况点相比燃用柴油功率下降5.8%,油耗率相当。     

利用LSD技术对高压共轨柴油机喷雾特性SMD的研究

为更好地研究高压共轨柴油机喷雾特性,搭建了柴油喷雾特性激光测试试验系统,基于激光测试手段,利用平面激光粒径测试技术,对高压共轨柴油机喷雾微观特性—索特平均直径进行定量测量,分别考察不同喷孔直径、不同喷油压力下喷雾索特平均直径随时间的变化.研究表明,随着喷孔直径的增加,在1 600 μs内喷雾场中的平均索特平均直径增大;随着喷油压力的增加,在1 400 μs内喷雾场中的平均索特平均直径相对较小,分布也较均匀;喷雾场中粒径的分布趋于粒径较小的方向集中,因此喷雾场中索特平均直径的形态分布近似服从于概率分布中的非中心F分布,并根据其分布形态拟合出相应的非中心F分布函数.      

四气门直喷式柴油机进气过程缸内流场的模拟研究

利用缸内三维流场测量装置,运用热线风速仪在稳流模拟试验台上研究了四气门直喷式柴油机进气过程的缸内流场特性,并与两气门直喷式柴油机进行了比较,揭示了四气门直喷式柴油进气涡流的形成过程及气门开度对其影响的变化规律。两气门直喷式柴油机进行涡流主要由进气门轴线至气缸轴线附近的强气流产生,缸内主涡流出现在进气门下方,副涡流较弱;四气门直喷式柴油机的进气涡流主要由气缸周边处的强气流产生,缸内主涡流出现在两进气     

电控高压共轨喷油系统的标定和应用

为了获得电控柴油机的喷油一致性,测试了电控喷油器之间的差异,得到大量喷油器的喷油持续期统计规律,并提出将测得的喷油持续期的统计平均值作为基准值,采用与之插值的办法消除各个喷油器与基准值之间的差异,获得了良好的喷油一致性.针对实际发动机运转时各缸之间的循环差别,提出利用ECU软件比较各个循环的角速度差,根据差异的大小补偿每缸每循环的喷油量的方法,达到了减少各缸之间的循环运转差异的效果.试验结果表明,与传统直列泵柴油机比较,电控柴油机的动力性、经济性以及排放性能都有所改善,特别是燃油消耗率和排气烟度有大幅度的降低.     

基于Converge的柴油机起动过程喷雾撞壁仿真分析

柴油机起动过程中,转速、缸内背景压力及温度偏低会导致喷雾撞壁,影响燃油雾化效果。利用三维计算软件Converge,采用组合喷雾模型及B-G撞壁模型建立了燃油喷雾撞壁模型,并利用可视化定容弹喷雾撞壁试验系统验证了模型的准确性。基于建立的喷雾撞壁模型,研究分析了缸内背景压力、壁面干湿状况及壁面粗糙度对某型柴油机喷雾撞壁的影响规律,仿真结果表明：随着缸内背景压力下降,撞壁时刻提前,扩散距离增大,油膜产生时刻提前,油膜厚度增大;活塞顶壁面粗糙度增加,喷雾油束撞壁后扩散距离减小,附壁油膜厚度增大;当活塞顶壁面为湿壁时,喷雾油束撞壁后扩散距离增大,附壁油膜厚度下降。研究为燃烧室、喷油系统等优化设计提供了参考。     

小缸径风冷柴油机热负荷的试验分析

分析了降低小缸径风冷柴油机热负荷的必要性．根据风冷柴油机热负荷测试方案,对不同结构气缸盖、气缸套在不同工况下的温度场进行了测试,根据试验结果的分析,提出了降低风冷柴油机热负荷的一般方法．     

电控柴油机曲轴位置测量及喷油控制策略

电控技术在柴油机上的运用，提出了需要测量曲轴的位置及判别电控喷油器应向哪一汽缸喷油的问题。本文参照已广泛运用的汽油机电喷系统，介绍了电控柴油机曲轴位置测量原理及喷油控制策略。