涡流室柴油机工作过程中若干问题的研究

建立涡流室柴油机放热规律的热力学计算模型和缸内工作过程的零维模型。在缸内工作过程计算中,采用了双韦伯函数作为计算模型,探讨了两个至关重要的参数－流量系数和传热系数的影响及它们的确立。针对S195型柴油机的不同工况进行了放热分析和循环模拟,并对计算结果进行了对比分析和探讨。     

燃烧室结构形状对柴油机经济性和排放的影响

对于直喷式柴油机来说，燃烧室结构形状直接影响到燃烧室的气体运动及燃烧过程的进行．最终影响柴油机的经济性和排放性能．本文从小型直喷式柴油机的燃烧过程出发，通过试验对比．结合缸内燃烧放热过程的计算，分析探讨了三种燃烧室结构形状对燃烧放热及柴油机性能的影响，为设计开发新产品提供一定的参考依据．     

大型低速柴油机工作过程建模与仿真

采用容积法建立了大型低速柴油机缸内工作过程的仿真模型,利用实测示功图对不同负荷下Vibe燃烧放热规律参数进行了优化计算．以MAN B＆W公司生产的6S60MC型船舶柴油主机为例,用Matlab／Simulink进行了缸内工作过程的仿真,并与台架试验数据进行了对比分析．结果显示,仿真模型的运行结果与实测数据基本吻合,仿真模型精确度很高．模型已用于船舶主推进动力装置的动态仿真中．     

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。     

双燃料发动机燃烧放热模型的应用

提出了一个描述双燃料发动机燃烧特性的多区放热模型,模型将气体燃料的燃烧和引燃柴油的燃烧分别进行考虑,建立了由实测示功图求解双燃料发动机放热率的微分方程式,开发了计算双燃料发动机燃烧放热规律的软件,并在一台生物制气-柴油双燃料发动机上与传统柴油机放热率计算模型进行了试验验证和对比.研究和试验结果表明,用传统柴油机分析方法计算双燃料发动机的放热率峰值偏大,所计算的缸内工质平均温度偏高,新模型计算的结果与实际情况更为吻合.     

双燃料发动机燃烧放热模型的应用

提出了一个描述双燃料发动机燃烧特性的多区放热模型,模型将气体燃料的燃烧和引燃柴油的燃烧分别进行考虑,建立了由实测示功图求解双燃料发动机放热率的微分方程式,开发了计算双燃料发动机燃烧放热规律的软件,并在一台生物制气-柴油双燃料发动机上与传统柴油机放热率计算模型进行了试验验证和对比.研究和试验结果表明,用传统柴油机分析方法计算双燃料发动机的放热率峰值偏大,所计算的缸内工质平均温度偏高,新模型计算的结果与实际情况更为吻合.     

柴油机缸内温度测量与放热计算——-基于实测温度、压力的双区计算模型

作者研制了可以用于测量柴油机缸内气体温度的铂--铂铑双丝热电偶传感器,文中叙述了这种热电偶传感器的结构特点。上述传感器与微机快速采样系统联合使用后.作者用双丝法对所采集到的瞬态温度数据进行了修正,从而实测得到双区计算模型所需的缸内气体的温度。本文提出了一种柴油机放热计算的双区计算模型。该模型以实测的未燃区的空气温度作为原始数据之一,与一般的放热计算方法相比,由于多用了一组未燃区的气体温度作为计算中输入的原始数据,它可以算出燃烧过程中任何时刻的燃烧区域的过量空气系数、燃烧区的扩展速率、空气向燃烧区的卷入速率等描述燃烧放热过程的有用参数,因而能够比一般的计算方法更深刻地揭示柴油机燃烧过程进展的特点。     

进气掺混二氧化碳对柴油机燃烧过程影响的可视化研究

为了研究CO_2对柴油机燃烧特性的影响,文章在一台视窗上置式柴油机可视化装置上进行试验,用高速摄像机记录下油门全开时柴油机进气掺混CO_2燃烧过程的火焰图像,应用三基色法计算了燃烧温度场,并结合示功图和放热率曲线分析了进气掺混CO_2对柴油机着火和燃烧过程的影响。分析结果表明:随着掺混CO_2比例的增加,着火时刻推迟,燃烧速率下降,燃烧持续时间不断缩短;缸内最大爆发压力下降,达到峰值压力的时间推迟;放热率峰值下降,放热率曲线整体推后;缸内瞬态最高温度和平均温度均相应降低。     

生物柴油燃烧过程NO_x生成机理的分析

为了研究生物柴油燃烧过程NOx形成机理,进行了柴油机燃用生物柴油和石化柴油的对比试验,并基于实测的缸内压力示功图计算了燃烧放热规律.以实际的瞬时放热率并结合燃料燃烧的化学平衡分析,建立了基于Zeldovich机理的NO生成模型.从放热时刻、燃烧温度、含氧量等燃烧特征参数分析了对NO形成的影响,对柴油机燃用生物柴油产生较多NOx排放作出了解释.结果表明:尽管柴油机燃用生物柴油的缸内平均温度有所降低,但由于柴油机燃用生物柴油的着火时刻较早,较早地达到了NO生成的触发温度,此外生物柴油属于含氧燃料,燃烧区域的氧浓度高,这两者的贡献使得生物柴油发动机产生的NOx排放比柴油发动机多.     

直喷式柴油机二甲醚喷雾燃烧的多维模型研究

使用KIVA程序模拟了小型直喷式柴油机燃用二甲基醚(DME)的喷雾燃烧过程,其中的喷雾模型包括喷嘴空穴流动、射流雾化、液滴破碎和喷雾碰壁等子模型．对燃烧过程,采用了一个简化的化学反应机理和新型的湍流模型——部分搅拌反应器(PaSR)模型,考虑了湍流混合作用对燃烧速率的影响、由计算所得的缸内压力和放热率曲线与试验值符合较好,并分析了缸内瞬态温度场和喷雾粒子轨迹的变化历程．结果表明,柴油机燃用DME时,其燃烧系统需要进行必要的优化．     

发动机示功图试验中的数据采集软件开发

示功图既是研究和判断内燃机工作状态、基本性能参数计算及放热规律分析的重要依据,又是反映燃烧过程数学模型精确程度的评价标准。基于Labwindows/CVI软件开发了示功图软件,使用高速多通道采集卡、压电式气缸压力传感器、放大器和角编码器,利用虚拟仪器的方法实现示功图的采集。完成了采集界面的设计、采集中的AD转换、多通道数据的高速采集和处理并最终实现波形的显示。经程序测试可以实现包括汽缸压力和角编码器信号等多通道的采集、示功图的显示功能。     

直线发动机起动及怠速燃烧特性仿真与优化

通过建立GT-Power发动机仿真模型研究直线发动机的起动及怠速过程的燃烧特性,利用发动机台架实验获取的缸压数据和GT-Power仿真结果的对比,验证了仿真模型的准确性,分析不同点火时刻及过量空气系数对直线发动机起动定转速下燃烧特性的影响,并对怠速控制参数进行寻优研究.结果表明:在相同过量空气系数下,推迟点火时刻从-50°(上止点之前,下同)到20°,直线发动机后燃现象逐渐增多,并在点火时刻为-40°时,缸压峰值、瞬时放热率峰值最大以及累积放热总量均达到最大值;在相同的点火时刻下,减小过量空气系数从1.62到0.62,直线发动机缸内压力峰值先增后减,在过量空气系数为0.83时,直线发动机缸压峰值、瞬时放热率峰值最大,累积放热总量较多.     

LPG-柴油双燃料发动机燃烧特性研究

提出了一种根据燃烧分析仪测录的示功图计算 LPG-柴油双燃料发动机燃烧放热规律的新模型 .简要介绍了该模型的计算原理和方法 .利用该模型分别计算了 LPG-柴油双燃料发动机的引燃柴油、LPG及总的燃烧放热率 ,分析了其燃烧过程及燃烧特性 ,并与试验结果进行了分析比较 ,从而为研究分析双燃料发动机的燃烧特性提供了一种便捷有效的方法     

涡流室柴油机燃烧放热率的计算方法

本文评述了涡流室柴油机燃烧放热率计算方法的研究进展；分析了主、副室连接通道的流量系数对放热率计算精度的影响。建立了包括瞬时通道流量系数和具有多种燃料计算功能的放热率计算模型；并给出了Ｓ１９５柴油机燃用柴油的计算突例。本文编制的计算程序有较高的计算精度和广泛的适用范围。     

涡流室柴油机燃烧放热率计算方法的研究

本文评述了涡流室柴油机燃烧放热率计算方法的研究进展,较详细地分析了连接通道流量系数对放热率的计算方法发展和计算精度的影响,建立了包括瞬时通道流量系数和具有多种燃料计算功能的放热率计算模型,并给出了柴油机分别燃用柴油和甲醇的计算实例.本文编制的计算程序具有较高的计算精度和更广的适用范围.     

计算间喷式柴油机燃烧室流量系数的新方法

介绍了一种计算间喷式柴油机燃烧室连接通道流量系数的新方法，即等效热力系统火用分析方法．与稳流试验方法和等效热力系统能量分析方法得到的流量系数进行了比较，并比较了放热率计算的结果．结果表明，用该方法得到的流量系数精度更高，与直接的双室放热率计算模型相结合，可获得更高精度的放热率计算结果．     

汽机热泵系统热力学分析与运行优化

建立了汽机热泵系统的内可逆数学模型,并基于有限时间热力学对系统性能进行了分析研究.汽机热泵系统由内可逆汽机循环和内可逆压缩式热泵循环组成.在动力部分保持一定的输出功率和热泵部分保持一定的制热率的前提下,以损失最小为优化目标函数进行优化研究,得到了系统运行参数、汽机效率、热泵cop和系统性能系数随无因次输出功率和无因次制热率的变化关系.算例研究显示动力运行参数随输出功率趋于线性变化,热泵cop的变化明显,系统性能系数随输出功率和热泵制热率的增大均增加.优化结果可为汽机热泵系统运行提供指导.     

基于BP神经网络双燃料发动机放热率计算与试验

利用BP神经网络理论,建立预测生物制气-柴油双燃料发动机放热规律的BP神经网络模型,经试验验证,预测模型误差在工程允许范围内,可以作为一种新型的预测双燃料发动机放热规律的方法.同时研究了双燃料发动机性能参数对放热规律的影响.结果表明,转速降低,燃烧始点相对提前,放热率峰值对应相位相对提前;转速不变负荷增加时,燃烧始点相对提前,引燃柴油的滞燃期缩短,最大放热率升高,对应的曲轴转角提前,但后燃现象严重.     

引气系数变化对涡扇发动机动态性能影响的数值模拟

采用变比热法及考虑部件的容积效应建立了涡扇发动机的动态仿真模型,模拟计算引气系数改变时对发动机动态过程的影响,结果表明引气系数变化会引起发动机性能参数的变化,引气系数增大会降低风扇的喘振裕度,增大高压压气机的喘振裕度。     

船用中速柴油机NO排放浓度的预测

将准维三区燃烧模型与ＮＯ生成的扩大的Ｚｅｌｄｏｖｉｃｈ机理相结合,成功地开发了一种船用中速柴油机排气中ＮＯ浓度预测计算程序,并通过实验证明模拟计算结果与实测结果基本吻合。为从更深层次地认识船用柴油机工况和性能参数对ＮＯ排放量的影响,提供了一种有效的工具。