柴油机水冷中冷器冷却性能仿真与试验

为了研究增压空气和冷却液对中冷器散热性能的影响及阻力特性,采用流-固耦合传热模型和换热器模型,对重型柴油机水冷中冷器内部流场和温度场进行三维数值模拟,分析中冷器内部流动阻力损失和传热性能,并通过台架试验对仿真结果进行验证。研究结果表明:进气口处空气回流较大,增加了空气流动的阻力和流动不均匀性;增压空气流量越大,冷却效率越高;空气出口温度控制在30~40℃,散热效果较好,满足使用要求;冷却液温度对中冷器冷却性能影响较大,温度每升高10℃,换热效率降低5%~10%。     

车用柴油机气-气中冷器数学模型的建立

本文针对车用柴油机普遍采用的“管带式”结构中冷器．采用修正的分布效率一单元数法，总结出了中冷器冷却效率和阻力系数与柴油机工作参数相关联的中冷器数学模型。数学模型反映的关系与试验结果取得了良好的吻合。     

船用增压四冲程柴油机中冷器传热恶化对性能影响分析

描述了大发6PSHdM-26H柴油机中冷器的功用及运行影响因素,并根据其工作机理和结构特点,建立相应的物理模型和数学模型,确立数值计算方法,给出中冷器传热恶化对柴油机运行性能影响的计算结果及分析.指出中冷器传热恶化对柴油机有效耗油率的影响是双重的,污阻气流阻力增大和冷却能力变小,均使柴油机有效耗油率升高.     

过冷流动沸腾汽泡凝结变形及流场特性的数值模拟

建立了过冷流动沸腾汽泡凝结质量及能量传递模型,采用VOF多相流模型,对汽泡凝结过程进行了数值模拟。得到了不同工况下汽泡变形过程及其内部和周围流场变化,与前人研究结果吻合较好。结果表明：汽泡凝结过程中,其形貌将发生变化且受汽泡初始直径和过冷度等影响显著。过冷度越高或初始直径越大,汽泡变形越剧烈。当初始直径和过冷度都达到一定数值时,汽泡在凝结后期将发生破裂。     

不同排气系统对涡轮增压柴油机性能的影响

以某增压中冷柴油机为研究对象,利用GT-POWER软件建立了该增压中冷柴油机工作过程仿真模型,并根据试验数据进行了校核计算.在上述工作的基础上,对增压柴油机的三脉冲排气系统进行了改型设计,建立了MPC排气系统和定压排气系统仿真模型,验证了模型的有效性.通过对三种排气系统的仿真及对比分析,表明MPC及定压排气系统选取合理的较小排气管径能够降低发动机油耗,减弱涡轮进口压力脉动,保证较高的涡轮效率和功率输出;发动机额定工况下,三种排气系统对发动机及涡轮性能的影响存在明显差异,三脉冲系统的发动机性能优于MPC与定压排气系统;发动机中低转速时,MPC系统使得涡轮效率较三脉冲与定压系统有所提升.      

气波增压器及其和柴油机匹配性能的研究

本文简要介绍气波增压器的原理和特点,并着重介绍新型排气系统、热管中冷器以及气波增压器和柴油机的匹配性能试验研究结果.试验表明:采用新型排气系统、热管中冷器以及改进增压器内部通道设计,使气波增压柴油机的性能有了大幅度的提高.     

Z12V190型系列柴油机中冷器常见故障现象及检修

中冷器是Z12V190型柴油机的重要组成部件之一,虽然结构简单,但实际工作很容易出现泄漏故障.本文根据实践经验较详细地阐述了中冷器的故障判断和检修方法.     

导叶可调式液力变矩器导轮特性研究

液力变矩器内部流动复杂,是非定常、不可压缩、三维、黏性流体的流动.可调式液力变矩器在三元件变矩器基础上增加可调导轮.在可调式液力变矩器可调导轮导叶存在多个开度的基础上,建立不同开度下的变矩器全流道模型;采用分离式求解器、SIMPLE算法及大涡模拟湍流模型对变矩器内部流动进行数值模拟.基于变矩器内部流场数值模拟结果,分析其流动特性,研究导轮的工作特性,得到固定导轮与可调导轮的作用,可为可调式液力变矩器性能改善和导叶的设计提供参考.     

过冷沸腾蒸汽-水两相流真实含汽率模型

过冷沸腾蒸汽水两相流相分布特性计算对核反应堆的热工设计与安全分析非常重要。该研究建立了计算过冷沸腾真实含汽率的非线性热平衡微分方程;基于在过冷沸腾起始点和饱和沸腾起始点分别存在2个拐点的特点,提出了高、低入口过冷度工况下沸腾流道内真实含汽率计算模型,模型中同时给出了饱和沸腾起始点的计算公式。根据该模型获得真实含汽率后可采用漂移流模型得出真实空泡率。在较大的压力、质量流速和热流密度工况范围内的该模型计算结果与现有的大量蒸汽水空泡率实验数据一致性较好。     

基于转速控制的柴油机动态特性建模与仿真

为了仿真柴油机动态特性,建立了基于转速控制的柴油机模型.基于台架稳态试验数据计算得到柴油机扭矩MAP图,并通过动态修正方法获得柴油机动态扭矩;划分了柴油机运行状态,采用基于油量的控制方法,分别设计了全负荷、部分负荷和限速工况下的控制策略;在Matlab/Simulink环境下建立了柴油机仿真模型,集成传动相关总成建立整车动力学模型,并进行了两种工况仿真,仿真与试验结果表明：模型设计合理,有效模拟了柴油机稳态及瞬态工况;所提出的建模方法解决了在有限试验数据下的发动机动态特性建模问题,研究结果可为快速建立柴油机动态性能预测模型提供参考.     

4D33增压中冷柴油机配气相位优化

针对某四缸直喷式增压中冷柴油机,运用AVL BOOST软件,建立了柴油机工作过程模型。通过模拟计算,对性能曲线进行了比较和分析。得出在不同转速下,不同配气相位对柴油机功率、排温及油耗的影响规律,确定了柴油机最佳配气相位。     

4190Z_LC型船用中速柴油机平均值模型仿真

基于MATLAB/Simulink仿真平台,根据柴油机的实验数据,在平均值模型基础上,建立4190ZLC型增压中速柴油机动态仿真模型;并与原机实验数据进行对比,验证该仿真模型的正确性.最后利用该模型仿真分析柴油机在功率从20 k W到220 k W,燃油消耗率、涡轮出口温度、中冷后压力、中冷后进气温度、进气流量、扭矩随着功率变化的趋势.     

柴油机工作过程模拟和优化的研究

给出了柴油机工作过程理论建模和工作参数优化的方法,基于BOOST软件,建立了6110ZL增压中冷柴油机的计算模型,并对其工作过程进行了优化。分析计算结果表明,柴油机功率提高了4．7％,燃油消耗率节省了2．7％。     

簧片哨空化流场的Fluent软件数值模拟

使用基于有限体积法的计算流体动力学软件Fluent,采用标准k-ε模型和多相流空化模型,对簧片尺寸一定、不同喷口厚度和不同喷口与簧片间距的悬臂式簧片哨内的空化流场进行数值模拟,通过计算簧片哨内湍动能、压力和速度分布,研究了操作参数、簧片哨的结构对空化效果的影响.结果表明:悬臂式簧片哨的空化主要发生在簧片尖劈处,簧片哨的操作参数以及结构形式对空化效果有着明显的影响.     

基于Matlab/Simulink和AMESim的PEMFC冷却系统联合仿真

为研究质子交换膜燃料电池发动机冷却系统控制策略,针对45kW PEMFC发动机设计了综合型冷却系统,运用Matlab/Simulink和AMESim软件建立了冷却系统联合仿真模型,模型主要由冷却循环泵、冷却水管路、膨胀水箱、旁路分流阀、散热器和中冷器组成.利用该模型对PEMFC在各工况点的冷却特性进行了仿真,分析了冷却系统各部件对冷却效果的影响,为制定PEMFC发动机温度控制策略提供了依据.     

基于融合模型的柴油机空气管理系统故障诊断

柴油机作为重要的动力机械,其性能监测和故障诊断得到重视。而柴油机空气管理系统故障包括进气系统漏气、堵塞和EGR阀卡涩等故障将会导致恶化和经济性下降。针对空气管理系统具有较强的非线性,无法建立精确地数学模型等问题,建立了基于数学模型和数据驱动模型的融合模型,针对进气歧管漏气、中冷器堵塞,EGR阀卡滞等故障进行诊断研究。采用机理建模的方法建立EGR流量模型、充气系数模型和基于数据驱动建模的方法建立充气系数模型、进气压力波动幅值模型,利用奇偶方程法进行残差生成器的设计并生成三个残差信号,通过仿真分析可得到故障和残差值之间的映射矩阵,最后,采用模糊推理的方法进行故障诊断。研究结果表明：所构建的故障诊断系统能准确的诊断出空气管理系统的漏气直径为5mm、堵塞至进气流量减少10%和EGR阀卡滞故障在关闭状态。     

发动机废气涡轮增压系统的能量流研究

基于发动机一维性能仿真计算和试验相结合的方法,对某型轿车用柴油机的废气涡轮增压系统能量流分布规律进行了研究.通过研究发动机排气能量在涡轮机-压气机-中冷器中的传递过程,得出了涡轮机回收排气能量的潜力和增压系统的能量流特性.结果表明:增压系统能量流分布和排气能量回收效率主要取决于发动机和增压器的运行工况;外特性下,在增压...     

怠速和停机数据拟合的摩擦扭矩在线学习算法

针对发动机摩擦扭矩因为磨损、老化等发生缓慢变化的问题,发展了一种基于怠速和停机工况数据拟合的柴油机摩擦扭矩在线学习算法.建立了一种简化的摩擦扭矩模型;设计了怠速和停机工况摩擦扭矩观测算法,采用噪声抑制能力强的最速跟踪微分器优化了停机阶段的摩擦扭矩估计;利用怠速和停机观测的摩擦扭矩实现了摩擦扭矩模型的在线修正,并在柴油机电控单元(ECU)中成功实现.发动机台架试验结果表明,通过摩擦扭矩基础模型的在线学习,更新后的摩擦扭矩与倒拖试验数据基本吻合,摩擦扭矩估计偏差为2~7,N·m.     

机翼表面结冰数值模拟

分别采用欧拉-拉格朗日模型和多孔介质模型建立了空气绕流机翼流动、空气夹带过冷水滴运动和机翼表面冰层增长的数理模型,并进行了数值求解.获得空气绕流机翼流场、空气夹带的过冷水滴运动轨迹、机翼表面过冷水滴的收集系数分布、冰层厚度分布和冰层质量增长情况,并分析了攻角和过冷水滴直径等因素的影响.结果表明:水滴收集系数随着攻角和水滴平均直径的增大而增大;冰层覆盖整个机翼的前半部上下表面,以驻点附近最为集中,随时间增长而愈严重;随着功角增大,下表面积冰加重;但当攻角为15°时,总体结冰量却较之低攻角时减小.     

联焰稳流器对驻涡燃烧室性能的影响分析

为考察联焰稳流器对驻涡燃烧室的流场和性能的影响,应用高端数字样机系统进行了设计和数值计算。在典型驻涡燃烧室三维模型上添加了联焰稳流器,分析了2个燃烧室模型在不同进口马赫数条件下的冷态流场结构和总压损失。选取进口马赫数为0.2的工况,对2个模型的燃烧流场进行对比,分析了联焰稳流器对燃烧室性能的影响。结果表明:驻涡燃烧室的NOx排放低于普通构型燃烧室;添加联焰稳流器后,驻涡区能更好地实现与主流区的物质交换,避免因主流速度过快,切断驻涡区与主流区的能量传递;燃烧效率从97%提高至99%,出口温度分布系数从0.92降为0.49;2个模型各冷态工况的总压损失也分别增加2%~12%。