重迭法柴油机燃烧火焰发展过程摄影的研究一文补充说明

在“重迭法柴油机燃烧火焰发展过程的研究”一文发表后,我们又进行了一些工作.在此作几点补充说明。 (一)关于瞬时曝光时间的长短对所摄照片的影响: 在前文中我们所摄火焰照片的瞬时曝光速度为 1/630秒.相当于曲轴角度 8°,时间是比较长的,因此每张照片反映出这一过程的重迭。这就说明我们所摄照片既有多循坏的重迭.又有过程的重迭。后者是任何高速照象也免不了的,不过摄片速率愈快,这种过程的重迭愈短。 从影响摄片的质量来看,如果火焰是由小到大,然后由大到小逐渐发展的,如图1示意图所示。从这个图形来看,在0°时开始发火,在 20°时火焰结…     

柴油机喷雾闪光照相研究

本文详细叙述了闪光摄影仪的原理、特点及其应用。闪光摄影仪由闪光时间 短、瞬时功率大，并适宜底片感光的闪光源及其控制系统组成。利用普通照相机和 闪光摄影仪对柴油机喷雾过程摄取了过程稳定、图面清晰的动态照片。 为进行喷雾照相，研制了高压容器和双喷嘴一次喷油机构．     

预混湍流火焰结构的分形特征

使用分形几何学的方法,对由高速纹影摄影法获得的容弹内预混湍流火焰照片进行了处理,结果表明,容弹内预混湍流火焰结构具有分形特征,可以用分数维数来定量描述其折皱扭曲程度及与湍流强度的关系。     

我院研制成功我国第一台柴油机燃烧火焰瞬时温度测量装置

三系副教授魏荣年和助教张彪研制成功的一种研究节能和限制污染的重要设备——柴油机燃烧火焰瞬时温度测量装置于1987年6月13日在我院通过部级鉴定。这项科究成果填补了我国的一项空白,在国内首次实现了柴油机燃烧火焰瞬时温度的测量。至此,我国已成为世界上少数拥有此类测量装置的国家之一。柴油机燃烧火焰的瞬时温度是研究柴油机的热效率和燃烧产物中有害气体生成机理的关键参数。为了实现节能和限制污染,日本、美国先后开展了此项研究,其中日本东京工     

强迫对流下正庚烷浸湿多孔球的火焰结构与波动特征

为了探究强迫对流下燃料液滴的火焰结构和波动特征,利用被正庚烷浸润的多孔球来充当液滴,在环境压力下对其火焰施加不同温度和强度的气流(温度T=420～720 K和对流速度U=0.6～7.1 m/s)。使用高速摄影仪捕获火焰的实时图像,并通过自编Python-OpenCV程序对表征火焰结构的参数进行提取,进而分析火焰的结构演化和瞬时波动特征。对火焰瞬时数据进行傅里叶变换处理。研究结果表明：随着对流速度增加,火焰几何结构变化剧烈,而雷诺数Re=300之后,其变化则趋于平缓。对于燃烧状态,火焰从黄色火焰到黄-蓝分层火焰、再到蓝色火焰的转变随雷诺数的变化呈阶跃型规律进行,在这个过程中Re=200及Re=400为两个关键转变点。处于强迫对流下的多孔球尾迹火焰的瞬时波动呈现明显的周期性,其频率主要由球后卡门涡旋的脱落频率决定。     

手摇起动柴油机冷起动过程的测量分析

测量分析小型手摇起动柴油机冷起动过程的瞬时转速、喷油及燃烧过程特征参数在每一循环中的变化情况;研究供油提前角变化时,这些参数的变化趋势;观察柴油机起动初期和转速增大后,循环喷油量和平均指示压力的变化。     

柴油机工作过程的数学模拟

本文结合二冲程废气涡轮增压柴油机建立了对柴油机工作过程进行数学模拟的微分方程式，确定了各热力系统的数学模型：缸内的燃烧率是利用实测的示功图算出的放热率用插值法进行计算的。缸内的瞬时传热率计算采用了Ｇ．Ｗｏｓｃｈｎｉ提出的经验公式和数据。扫气过程采用了分层扫气模型并考虑了短路的影响。排气管内的过程是用容积法计算的。增压器的配合运行是利用特性曲线在准稳定的基础上用插值法进行计算的。在数值计算中采用了ＰＣＭ法（预校法）和Ｗｅｇｓｔｉｅｎ法结合使用的方法。     

用直喷式油膜-雾化燃烧改善柴油机性能

Ｅ１５０Ｃ系列二冲程回流扫气预燃室式柴油机改为直接喷射．采用Ｘ４型ω燃 烧室，运用油膜－雾化燃烧理沦，在实机上进行了大量试验．结果表明油耗率大幅 度下降，机械负荷小，排温低，烟度清淡．冷车起动方便。应用重迭法和高速摄 影的火焰伯照研究说明， 这种燃烧方式加速了主燃烧期，缩短了燃烧持续期。     

N6160ZC型柴油机工作过程模拟计算与优化

N6160ZC柴油机是一种广泛使用于我国海洋船舶的中速增压四冲程柴油机，本文根据其工作原理和结构特点，对柴油机工作过程进行分析，建立了气缸内工作过程物理模型和数学模型，用龙格一库塔法对微分方程组进行求解，得到柴油机各循环的过程参数以及整机综合参数．在对工作过程计算的基础上，运用SW1FT方法，以有效油耗率为目标函数，以喷油定时、燃烧持续角等为优化变量，对工作过程进行优化计算，得到部分负荷工况下的最佳喷油定时由此，可以进一步对高压喷油泵柱塞头部线形进行设计，     

柴油机进气过程中瞬时参数与充气系数的计算

本文对非增压单缸四冲程柴油机进气过程中的瞬时参数值和气缸充气系数进行了电子计算机模拟计算,得出这些瞬时参数伍与充气系数之间的相互变化关系。这对于研究柴油机进气过程的品质,寻求进气系统主要结构参数的最佳配合具有一定的指导意义。通过对170F柴油机的电算瞬时参数值而得到的充气系数值与实验测得的数值基本吻合。     

火花点火发动机燃烧循环变动特性的高速纹影摄影研究

介绍了运用高速纹影摄影对火花点火发动机循环变动特性的研究。确定了纹影摄影胶片中可用于循环变动研究的部分，并对其进行了分析。结果表明：火花点火发动机的燃烧循环变动在燃烧一开始就已产生，并且表现为火焰中心、火焰速度、当量火焰半径、点火延迟时间、临界火地径、临界火焰速度等的变动。     

两种亚网格湍流模型的旋流扩散火焰大涡模拟

为研究旋流火焰结构,采用二阶矩亚网格(SOM-SGS)燃烧模型及Smagorinsky-Lilly和K方程亚网格湍流模型,对美国Sandia国家实验室测量的旋流火焰进行了大涡模拟,得到了与燃烧场速度、温度和温度脉动实测值相吻合的模拟结果。预报的瞬时温度分布云图与实际火焰的形状很相似。K方程亚网格湍流模型预报的瞬时温度分布比Smagorinsky-Lilly模型的预报结果更接近实际。燃烧火焰基本上位于回流区所在的位置,火焰在回流区被稳定。     

两种亚网格湍流模型的旋流扩散火焰大涡模拟

为研究旋流火焰结构,采用二阶矩亚网格(SOM-SGS)燃烧模型及Smagorinsky-Lilly和K方程亚网格湍流模型,对美国Sandia国家实验室测量的旋流火焰进行了大涡模拟,得到了与燃烧场速度、温度和温度脉动实测值相吻合的模拟结果。预报的瞬时温度分布云图与实际火焰的形状很相似。K方程亚网格湍流模型预报的瞬时温度分布比Smagorinsky-Lilly模型的预报结果更接近实际。燃烧火焰基本上位于回流区所在的位置,火焰在回流区被稳定。     

激波与火焰相互作用过程的实验研究与数值模拟

在长4.8m、截面为60mm×60mm的卧式激波管中,进行激波与火焰相互作用过程的实验研究。利用YA16高速摄影仪拍摄了该过程的照片,显示了激波作用下火焰的失稳、变形和破碎。基于带化学反应的NavierStokes方程和有关热力学和反应动力学数据,利用改进的VLS格式,对该过程进行了数值模拟。根据实验和数值计算结果,讨论了火焰稳定性和漩涡生成机理,且理论计算与实验结果较为一致。     

实际道路工况和法规工况下中型柴油机排放特性的对比分析

分别按照北京城市客车的实际道路驾驶循环BJCBC和重型柴油机的法规试验循环ETC,对满足国Ⅲ标准的中型柴油机及装配相同型号柴油机的整车进行排放测试,研究试验工况对柴油机NO_x和PM排放特性的影响。研究结果表明:试验工况的变化对PM粒径浓度分布、NO_x瞬时排放浓度和瞬时排放率产生明显影响,而且BJCBC的排放评价结果远远偏离ETC的排放评价结果,所以在满足认证标准工况的基础上,应按照北京市典型工况对排放控制进行优化标定。     

小型非道路柴油机稳态和瞬态排放特性分析

为了使非道路用柴油机达到GB 20891—2014《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》中第四阶段排放限值的要求,按照稳态循环(NRSC)和瞬态循环(NRTC)规定的工况,对一台非道路用自然吸气柴油机进行测试研究。引入分担率的概念,分析NRSC试验时柴油机各工况下CO、NO_x、HC排放对整机排放的影响;研究NRTC试验时冷启动循环和热启动循环排放特性的差异和CO、NO_x、HC的瞬时排放曲线。结果表明:NRSC试验下,污染物在2 400 r/min下100%负荷时排放分担率均超过18%,是控制污染物的关键工况;NRTC试验下,相对于NRTC试验热启动循环,冷启动循环的颗粒物(PM)、CO比排放量分别为0.25 g/(kW·h)和3.36 g/(kW·h),高于热启动循环的0.23 g/(kW·h)和2.28 g/(kW·h),而NO_x+HC的比排放量为6.67 g/(kW·h),略低于热启动循环的6.88 g/(kW·h)。CO瞬时排放峰值基本对应转矩峰值、转矩谷值及转速峰值;NO_x瞬时排放峰值基本对应转矩峰值;HC的瞬时排放相对CO、NO_x变化更平稳。该研究可为降低非道路用柴油机稳态和瞬态排放提供参考。     

直喷式柴油机气缸内喷雾特性的研究

本文介绍直喷式柴油机燃油喷射和气缸内喷雾特性的统一计算模型。模型中考虑了喷油过程、气缸内气流运动和燃烧室结构等对燃油喷雾贯穿及分布的影响。高压油管内燃油运动用特征线法求解,喷雾过程用稳态射流理论计算,本文还对采用高速摄影技术研究柴油机气缸内喷雾贯穿作了讨论。     

下表面浸液分离重叠指纹摄影法的光学原理

罪犯在作案的过程中,有时会在同一块玻璃的上下两表面留下相对重叠的两个指纹。这时,如果采用常规的摄影技术,则所得到的照片是上下指纹重叠,致使指纹特征受到干扰或破坏,直接影响指纹的技术鉴定。本文讨论一种能够分离上下两表面重叠的指纹,摄得单个指纹清晰照片的下表面浸液法的光学原理,并提出有效摄影的建议。     

柴油机加速工况燃烧过程分析

根据实测柴油机加速工况的瞬时转速和示功图,对柴油机加速工况的燃烧过程进行了细致的分析;结果表明：在加速工况的主加速阶段,各燃烧参数较加速前,后稳定工况有很大差异,突出表现在循环供油量过量增加、最高燃烧压力大大升高,燃烧恶化、工作粗暴,因此,在柴油机的性能研究和应用中应予以特别重视。     

柴油机故障诊断技术的现状及展望

柴油机作为一种复杂动力机械,其运行状态监测和故障诊断技术越来越受到人们的关注。在柴油机故障诊断领域,信号处理、故障特征提取及识别方法已初具雏形,但离实用化还有一定距离。笔者分析了柴油机常见故障及影响因素,综述了现代柴油机故障诊断技术中常用的各种基于振动信号的时频分析法、瞬时转速波动法、铁谱及光谱分析法、灰色系统理论诊断法、神经网络诊断法及专家系统诊断法的原理、特点及不足,最后指出了柴油机故障诊断的难点和发展方向。