质子交换膜燃料电池引射器的设计及特性

提出了以文丘里管引射器为循环装置的供应系统.以索科洛夫的引射器设计方法为基础,针对某高压质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统对引射器进行结构设计及特性研究,并对其进行了试验验证.结果表明:增大引射器出口压力和引射流体压力可使引射系数得到提高;工作流体压力对引射器性能的影响随引射器出口所处工况的变化而变化.     

荷电喷雾两相湍流流场的数值计算

荷电喷雾可以有效地改善雾化质量和喷雾流场特性，因此被广泛地应用于静电喷涂、除尘、药物喷洒和液体燃料的雾化燃烧等领域．荷电喷雾湍流射流流场的数值模拟对于荷电喷雾装置的设计及确定射流喷雾的各特性参数具有重要意义、采用颗粒拟流体方法，用κ-ε-κp荷电两相湍流模型对荷电喷雾气液两相湍流流场进行了数值模拟．经与实验结果对比，该模型可以较好地模拟荷电气液两相湍流射流流场，可用于荷电喷洒机具和荷电喷雾燃烧器的设计。     

二维射流冲击形状记忆合金驱动器的瞬态传热

用数值和实验两种方法对射流冷却、加热形状记忆合金驱动器进行研究.控制方程采用守恒形式和标准二维不可压缩k-ε紊流模型,流体和固体的耦合边界上采用与形状记忆合金相关的动、静边界条件两种形式分别进行计算,并比较了两种边界条件下射流换热效果.分析了射流速度、射流周期对换热的影响,设计了一套交变射流的实验装置,并对射流加热和冷却形状记忆合金驱动器进行了实验研究.结果表明:静边界条件下形状记忆合金驱动器温度稍高于动边界条件;射流速度越大、射流周期越长,形状记忆合金温度和形变的波动范围也就越大;实验数据与数值计算的结果吻合较好.研究结果对于以形状记忆合金作为热驱动元件的设计具有一定的指导意义.     

彩色光固化成型试验

在已有的激光快速成型实验装置的基础上,基于时间/压力流体点胶技术原理,设计并建立了彩色光固化成型实验装置,并利用该实验装置通过正交试验研究了点胶机压力、针头内径和注射器运动速度等工艺参数对着色过程中液体流量和液滴截面尺寸的影响规律,进而进行工艺参数优化,实现彩色光固化成型样件的加工。该研究为实现标准化的彩色光固化成型加工提供了工艺方面的参考。     

射流器在海上油田的应用及未来发展

射流器是利用高压动力流体的能量将低压吸入流体夹带并压缩至中等排放压力,它提供了一种简单、可靠的方法泵送和提升流体压力,是一种简单的静态装置.随着低碳节能理念的普及,海上设施应合理有效利用现有的而未被利用的能量,为此介绍了海上油气田已有的射流形式的装备,并对未来射流装置在海上油气田的发展进行了展望.     

水下超声速气体射流的力学机制研究

介绍了对水下超声速气体射流的力学机制的实验研究. 在自行设计研制的实验系统里, 高压空气通过缩放喷嘴(拉伐尔)喷入一个3维水槽中. 射流在不同的工况下运行, 即过膨胀、适配和欠膨胀状态. 用一台CCD摄像机, 对射流流场进行了可视化. 实验发现, 超声速气体射流在水中的喷射, 总是伴随着很强的流体振荡, 而这种振荡与射流气相介质中的激波反馈现象有关. 对射流压力场进行了详细的测量, 证实了气相介质中的激波反馈现象. 但是, 这里讲的激波反馈不同于超声速气体射流在开放大气空间中释放时的声学反馈(声学反馈引起尖锐刺耳的声调). 它是这样一个过程：封闭在射流气袋中的激波引起射流内部的大幅度的、周期性的压力脉动; 然后, 压力脉动引起射流振荡, 包括大幅度气体膨胀现象的出现. 为了验证这种激波反馈现象, 我们对流场进行了详细的压力测量. 设计了三种压力测量装置, 即浸没在水中的压力探头; 在喷管装置侧壁上的压力测量; 在喷管装置前壁上的压力测量. 实现了对喷嘴下游、喷嘴附近以及喷嘴上游的压力测量, 而且各压力测量结果体现了很好的一致性. 研究表明, 射流的每一次振荡, 都引起一次压力的突然增加, 激波反馈的平均频率为5~10 Hz.     

新型水力增压实验研究

针对如何充分有效地利用井底的水力能量,既要能够提高水力能量的利用率,又要易于井下实现的问题,设计了一种新型的井下水力增压装置。利用井下环空流体对该装置分别进行了自增流量实验和射流瞬时动压力实验,并由此得出了实现最佳自增流量的开孔方案。实验结果表明:射流瞬时冲击力可以达到无孔时的2倍以上。     

附壁振荡射流元件频率范围的试验

对比了流量计射流元件、涡腔自激振荡射流元件和附壁振荡射流元件的结构和工作原理,其中附壁振荡射流元件具有振荡频率可调节的特点,为了将该元件应用到液气射流泵内,以振荡射流这种新的形式进行工作,对该射流元件产生的振荡射流频率范围进行了分析,由测量元件壁面压力脉动的方法获得附壁振荡频率.结果表明:射流元件在结构尺寸固定,工作压力一定时,信号水流量和信号水导管长度存在合适的范围使元件正常工作,当超出该范围时,射流元件的主射流散乱;当工作压力范围为200～450 kPa,信号水导管长度范围为300～1 000 mm,信号水流量范围为160～425 g.min-1时,获得的附壁振荡频率范围为0.8～2.7 Hz;提高附壁振荡频率方法之一是减小元件的结构尺寸.     

可调压中压湿气实验装置的研制

为了更好地模拟湿气两相流体的流动状态,开展基于不同湿气流量测量原理和方法的实验室研究,天津大学流量实验室设计和建造了可调压中压湿气实验装置.该装置设计压力为4,MPa,采用标准表法双闭环式设计,包含独立气体循环管路、独立液体循环管路和实验用混合管路.实验所用介质为空气和水,最高工作压力1.6,MPa,可实现气相流量范围3~1,000,m3/h,液相流量范围0.05~8.00,m3/h.本研究包括该装置结构设计、压损计算、关键设备选型、装置电气控制系统设计和调试等,并通过对系统不确定度分析,得到该可调压中压湿气装置气相测量不确定度为1.00%,液相测量不确定度为0.35%.     

低频超声激励射流破碎过程模拟与实验研究

设计了超声频率为20,kHz的激励破碎制粒装置,利用该装置制备了海藻酸微球.基于FLUNET软件中的流体体积函数,建立了低频超声激励下射流破碎的计算模型,研究了射流速度、激励幅度和激励频率对射流破碎过程的影响.实验结果与模拟结果较吻合,验证了所建立的计算模型的有效性和合理性,为进一步研究低频超声扰动下射流破碎法制粒过程奠定了理论基础.     

柴油机高速油柱的三维不稳定雾化理论

针对柴油机喷雾的特点，提出高速油柱的不稳定扰动波应采用三维高阶理论，推导了考虑柴油粘性后的弥散关系式，据此对高速油柱的雾化机理进行了分析．     

柴油机运行状态监测信息获取试验研究

探讨了柴油机在不解体的前提下,对其运行状态及工作性能进行动态监测的可能性．并对监测系统的实现进行了较为详细的讨论．指出在状态监测信息获取过程中,除了需考虑测试系统的精度外,还必须注意三方面的问题：检测参数、测量位置以及采样频率的确定．在解决这些问题的基础上,完成了多传感器动态监测系统的建立和相应的系统硬件配置．通过对供油系统正常工况与出油阀密封锥面磨损、喷油器针阀磨损、喷油器针阀卡住、喷油压力改变、供油提前角变化、供油量变化及高压油管接头处漏油等十种故障状态下燃油压力波形的监测结果分析,以及对模拟的气门故障、缸套磨损、曲柄连杆机构等故障状态下的机体外围表面振动监测结果的分析,表明该多传感器系统能有效地对柴油机运行状态及工作性能进行动态监测,并为柴油机运行状态监测与故障诊断形成集成与融合的智能诊断提供了依据．     

柴油机尾气净化装置的微波加热催化再生技术

分析了柴油机微粒过滤器及其再生技术的现状与发展趋势, 论述了现有后处理技术的优缺点, 着重介绍了微波加热技术与催化再生技术相结合应用到柴油机尾气净化装置的再生技术. 台架试验结果表明, 使用微波加热技术与催化再生技术与原机相比, 柴油机排气微粒下降98.2％, 为最有发展前景的后处理技术之一.     

油液污染度分析在船用柴油机状态监测中的应用

分析了对船用柴油机进行污染度检测与分析的可行性和必要性，以两条港口作业用拖船上的CumminsKTA—1150—M型柴油机为研究对象，进行了润滑油污染度检测，结合铁谱分析和光谱分析，指出实施润滑油污染度监测不仅可直观地了解机械设备在用润滑油时的污染状态，延长其换油周期，节约维修费用，而且还可对机械设备的磨损状态进行监测，可进行准在线测量．     

船舶柴油机工况监视器的设计

为了监测船舱柴油机运行时的各种温度、转速、压力等参数值,设计了一种采用单片机控制的柴油机工况监视系统。整个系统分为主系统模块和从系统模块两部分,主系统安装在机仓内,对柴油机的各种工作参数进行采集处理,并能在液晶显示器上显示出来,当参数异常时能报警。从系统模块安装在驾驶室内,与主系统模块进行无线连接,同步显示柴油机的工况参数并能在参数异常时声光报警。主从系统采用一定的协议规范来进行通信,具有较强的抗干扰能力,从而保障了系统运行的可靠性和稳定性。     

涡喷消雾装置试验研究

1999年4月,在北京南苑机场进行了涡动加热消雾的试验。利用飞机涡轮喷气发动机改装成消雾装置,采用多点探测设备对消雾装置的温度、湿度和气流作用场进行了性能测试,首次取得了涡喷发动机消雾装置在单台、双台和多台组合情况下的实测资料,分析了单台涡喷发动机作用场分布以及与实际测试数据的对比情况和消雾效果,并给出了涡喷发动机消雾装置在单台、双台和多台组合情况下的分布曲线。最后结合一次野外消雾作业检验,给出涡喷发动机实际消雾效果及其初步的分析。     

涡流室柴油机燃烧系统参数对性能作用规律的研究

研究了涡流室柴油机燃烧系统参数对经济性的作用规律通过选取有代表性的两种涡流室柴油机S1100和S195的燃烧系统主要参数供油提前角、柱塞直径、连接通道宽度和涡流室容积作为正交实验对象,对实验结果进行方差分析得到了涡流室柴油机燃烧系统4种主要参数对经济性的作用规律     

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。     

用非接触式扭振仪测量柴油机扭振及结果分析

用非接触式扭振仪测量柴油机扭振是一种较为先进的测量方法。本文介绍了在扭振实测中所选用的记录与分析仪器及应注意的事项;对扭振测量结果进行了分析,采用从合成振幅中扣除滚振部分的分析方法,对于获得正确的扭振结果有实际意义。     

基于一种新型喷油系统的船用柴油机NO x 排放试验研究

为了探索采用改进的机械式喷油系统以较低的成本使大功率船用柴油机的NOx排放满足IMO TierⅡ法规的可能性,在一台6PC2-6/2L型柴油机上开展台架试验,验证了自行研发的新型喷油系统,即交叉喷孔油嘴和调压孔式喷油泵,对于降低船用柴油机NOx排放的效果.试验结果表明：交叉喷孔油嘴所产生的扇形喷雾在柴油机气缸的空间分布范围广,混合气更为稀薄,有利于抑制燃烧温度,从而降低NOx排放;将新型喷油系统应用于该柴油机使NOx排放率降低14.3%,同时制动油耗率降低1.5%.新型供油系统进一步优化有望使该柴油机的NOx排放满足IMO TierⅡ排放法规.