柴油机排气管内碳烟颗粒形貌变化过程分析

采集柴油机在不同工况下和排气管不同位置处的碳烟颗粒,通过透射电镜对碳烟颗粒形貌进行观测,采用image-pro plus软件统计分析碳烟颗粒的形貌特征参数,得到碳烟颗粒的分形维数.结果表明:随着平均有效压力的升高,碳烟颗粒的分形维数和尺寸增大,其形貌从简单的链状和支状向复杂的簇状和网状发展;在相同的平均有效压力下,采样点2处的碳烟颗粒的分形维数大于采样点1处,表明当碳烟颗粒在排气管中运动时,仍在通过碰撞、聚合和破碎等物理过程发生变化.     

O2对乙烯扩散火焰在轴线上碳烟生成的影响

为探究乙烯扩散火焰在轴线上的碳烟生成特性,在一台层流同轴扩散火焰装置上,将氧气浓度(体积分数)控制为21%,24%,26%,28%和31%,使用碳烟颗粒采样装置对乙烯扩散火焰中不同轴向位置的碳烟进行采样．利用高分辨率透射电子显微镜对不同氧气浓度的碳烟颗粒样本进行观察和分析,结果表明：在相同的氧气浓度下,随火焰高度的增加,火焰轴线位置处的基本碳粒子平均粒径呈现先增大后减小的趋势,分形维数增加,团聚体从条状和链状向团状和簇状发展;在同一火焰高度,随着氧气浓度增大,基本碳粒子平均粒径减小,团聚体的分形维数变大,生成更多致密的网状团聚体,微晶的平均碳层间距和扭曲度都有所增加,碳层从平行排列变成弯曲排列．     

EGR柴油机的碳烟排放预测

考虑到OH基的氧化作用,将OH基氧化模型嵌入KIVA-3V软件内,应用在柴油机排放计算中,验证了模型的正确性,分析了EGR率(5%,10%,15%,20%和25%)对柴油机碳烟排放的影响.结果表明:计算得到的碳烟排放与测量值吻合较好;与原碳烟氧化模型相比,修正的氧化模型能较好地预测碳烟排放;EGR率增加,小负荷下的碳烟排放增加幅度较小,中高负荷下的碳烟排放增加幅度较大,特别是在大EGR率时,碳烟排放增加幅度更大;EGR率增加时,碳烟生成量和氧化量均减少,氧化量减少更多,高质量浓度碳烟分布区域更广;EGR率对OH基的抑制作用在燃烧中期较为明显,而且负荷越大,OH基体积分数随EGR率的加大变得越低.     

机加工表面形貌分形表征研究

分形几何为机加工表面形貌表征开辟了一条新的途径，尺度独立的分形参数可使其表面形貌的表征具有唯一性，易于识别，比传统的统计参数更为合理有效．本文介绍了机加工表面轮廓的分形表征及其分形参数计算方法的研究进展，指出了用分形理论研究机加工表面问题时应注意的着重点．     

含氧添加剂碳酸二甲酯降低轻型直喷柴油机碳烟的研究

为了研究含氧燃料对发动机性能和排放的影响,在一台Ｆｏｒｄ７６ＰＳＮＡ轻型直喷柴油机上,以发动机台架试验的方法,研究了碳酸二甲酯作为含氧燃料添加剂对对烟度和发动机性的影响。结果表明,在发动机燃油和燃烧系统不变的条件下,随着ＤＭＣ在柴油中添加比例的增加,排气烟度逐步下降。热效率提高,但发动机功率略有下降。     

柴油机同时降低碳烟与NOx的一种方法

通过试验研究了柴油与二甲氧基甲烷（DMM）的混合燃料及纯柴油在不同负荷条件下的碳烟和NOx的排放,同时研究了EGR对柴油机碳烟及NOx排放的影响．试验结果表明,柴油机碳烟排放随混合燃料中DMM含量的增加而降低,但NOx的排放有所增加;随着EGR率的增大．NOx的排放得到了很好的控制,但碳烟的排放有所恶化．运用DMM混合燃料同时控制EGR率在10％～15％左右时,可达到同时降低碳烟与NOx的目的．     

基于KIVA3的柴油机碳烟产生机理的数值模拟研究

将Surovikin碳烟生成模型、NSC（Nagle和Strickland-Constable）氧化模型和Neoh等人提出的OH氧化模型编译集成到KIVA3中构建多维计算模型,提出了一个六步化学反应机理模型．针对D6114柴油机进行了数值模拟,得到了这一化学反应机理下的碳烟颗粒数密度曲线及其变化过程图和碳烟产生量曲线．研究结果表明,本文采用的基于部分化学反应的机理模型和现有碳烟计算模型能够较清晰地反映柴油机碳烟生成和氧化的历程,对研究柴油机燃烧和排放具有一定的参考价值．     

弹头表面磨损形貌的分形研究

应用分形理论对弹头磨损表面形貌进行了研究,研究表明,其表面磨损形貌的不规则和随机分布性具有分形特征。应用轮廓仪对不同枪支发射子弹的弹头磨损表面进行数据采集并计算出其分形维数,其研究结果表明:不同枪支发射子弹时,造成弹头表面磨损程度不同,其分形维数也不同。因此可将其分形维数作为描述弹头表面磨损程度特征量,会比较有效、方便地分析弹头表面形貌变化的特点,为推断发射子弹枪支提供了依据,也为弹头痕迹的量化检验进行了一种新的探索。     

气氛对柴油机碳烟热老化及其理化特性的影响

为深入探讨不同气氛下的热老化对碳烟表面各类官能团以及碳烟氧化特性的影响,首先,对柴油机碳烟进行热老化预处理;其次,通过热重试验和化学反应动力学计算分析不同热老化后碳烟的氧化特征;最后,通过傅里叶红外光谱分析和X-射线光电子能谱研究不同热老化后碳烟表面官能团分布规律和元素组成。结果表明,热老化后碳烟起燃温度和活化能明显增加,其中O₂/NO₂/N₂气氛中热老化的碳烟起燃温度和活化能最低,分别为842.15 K和165.29 kJ·mol^-1;热老化后碳烟表面碳氢官能团的支链化程度和含量下降,NO₂参与热老化的碳烟表面碳氢官能团相对含量最高;热老化后的碳烟表面O元素含量下降,在O₂/NO₂/N₂气氛下热老化的碳烟O/C摩尔比值最高为0.15;热老化后碳烟碳原子杂化程度降低且表面—C—OH和—C＝O官能团含量均有所降低,热老化气氛中依次加入O₂和NO₂后的—C—OH官能团含量分...     

管排换热器碳烟颗粒沉积分布特性的数值模拟

烟气换热器是内燃机余热回收系统中重要的组成部分,而内燃机排气中的碳烟颗粒会沉积在烟气换热器表面,形成的沉积层具有很低的导热系数,这种沉积现象会降低换热器传热效率,增加系统的运行成本和维护费用,同时给换热器设计带来较大的不确定性.目前针对内燃机排气碳烟颗粒沉积相关的研究大多关注于颗粒在换热器上的沉积总量变化,对于碳烟颗粒...     

柴油机排气微粒生长过程的蒙特卡洛模拟

在柴油机燃烧过程中,基簇粒子经过表面增长、凝聚、枝接、断裂和氧化等过程而形成碳烟微粒。文章根据碳烟微粒生长过程的特征,描述了模拟该生长过程的动态蒙特卡洛方法;对模拟结果采用现代分形理论进行计算分析,较为准确地获得微粒的回转半径以及分形维数等结构参数以及生长过程的相关信息。     

基于AFM的纸张表面微观形貌分析及表征

利用原子力显微镜(AFM)获取纸张表面微观形貌数据,使用海伦公式对分形维数的算法进行优化,研究了纸张表面的分形特性及用分形维数表征纸张表面微观形貌的可行性.以不同范围和不同计算角度下的均方根粗糙度的标准差的平均值为研究纸张表面高度分布均匀性的参数,探讨了光泽涂布和真空镀铝对纸张表面微观形貌的影响.结果表明:采用未优化的算法所计算的纸张表面分形维数超出了理论值,而用优化后的算法所得的分形维数在理论值范围内;纸张表面具有分形特性,经算法优化后得出的分形维数可作为评价纸张表面微观形貌的参数,其值越大表示微观形貌越复杂;纸张表面高度分布均匀性参数越小,表示高度分布越均匀;当涂布量为3g/m2时,光泽涂布对纸张表面分形维数无影响,而表面高度分布均匀性参数从4.05nm降低至2.11nm;真空镀铝后,纸张表面分形维数从2.58减小至2.21,且表面高度分布均匀性参数从2.54nm降低至0.78nm.     

柴油机燃用纳米CeO_2催化柴油的缸内碳烟分布

利用缸内燃烧可视化技术研究了催化柴油的碳烟生成过程和浓度分布规律,并分析了高压共轨柴油机燃用催化柴油的燃烧特性和烟度排放.结果表明:随着CeO_2质量浓度的增大缸内燃烧时碳烟火焰出现位置提前,消失的时刻更早;与燃用纯柴油相比,催化柴油的缸内碳烟生成区域减小,碳烟浓度降低,碳烟面积占有率比较小,而柴油机排气烟度有所降低,且随着负荷的增加改善效果更明显;纳米CeO_2颗粒会改善燃油燃烧过程并提高放热速率,柴油机燃用催化柴油后燃烧始点提前,缸内压力峰值、放热率峰值和压力升高率峰值均增大,且对应相位更加靠近上止点.     

颗粒堆积物在不同堆放方式下的占空比和分形维数的计算

通过计算机编程模拟了在二维体系下颗粒堆积物规则堆积、交错堆积、随机堆积、混合堆积的过程,计算了不同堆放方式下颗粒堆积物的占空比k及分形维数d.我们发现颗粒物质的占空比k及分形维数d与堆积方式和颗粒大小有关.     

涡轮增压柴油机利用进排气管压力波动的废气再循环系统计算

提出了采用单向阀利用进排气压力波动的废气再循环（EGR）系统,应用一维非定常流动模型对该系统进行了模拟,并以此计算比较了该单向阀EGR系统的不同方案,分析了有无EGR冷却器,EGR冷却器与单向阈的相对位置,EGR管布置形式等对系统EGR率,泵气损失等的影响。     

碳烟颗粒在尾气排放与机油吸附中分布关系的试验研究

鉴于机油吸附与尾气排放中碳烟颗粒的动态分布关系尚未得到充分的分析研究,同时为了深入认识机油退化机理,实现在线状态监测;对碳烟颗粒缸内分布和机油吸附特性进行了仿真和试验研究。仿真结果表明,扭矩对碳烟生成量影响显著。结合仿真结果在单缸柴油机台架上对碳烟在机油吸附和尾气排放中的分布情况进行了试验研究。试验结果表明,低扭矩工况下机油吸附碳烟颗粒的速率较为明显;在高扭矩工况下,碳烟主要从尾气中排放,机油吸附碳烟颗粒的速率较低。经计算得出两者间的分布关系,为发动机的使用提供实际指导。     

废水生物处理颗粒污泥内三维孔隙结构研究——以厌氧氨氧化颗粒污泥为例

颗粒污泥的三维结构极大地影响其沉降性能和结构稳定性,但是目前缺乏对颗粒污泥内部三维结构、孔隙结构分布特征等在维持颗粒结构稳定性中的作用的研究。以厌氧氨氧化颗粒污泥为对象,采用同步辐射的X射线显微断层扫描成像技术扫描颗粒,通过Avizo软件对颗粒污泥进行三维重构,获得了颗粒污泥中孔径、孔隙的空间分布和分形维数,建立了颗粒污泥的孔隙网络模型,并计算颗粒污泥的绝对渗透率,为颗粒污泥系统在污水处理中的稳定高效应用提供理论依据。     

排气管结构对多缸增压柴油机进气不均匀性的影响

作者在某V型8缸柴油机性能试验和多个气缸压力测量的基础上,对该柴油机的一维性能仿真计算模型进行了标定和校核,并应用验证后的模型计算和分析了该柴油机采用脉冲增压排气管、等压增压排气管、MPC排气管时各缸进气流量的不均匀性及其差异.结果表明:采用不同的排气管结构时各缸进气不均匀度的差异很大,采用等压、MPC排气管时的进气不均匀度比较接近,而采用脉冲排气管时的进气不均匀度比前两者小得多.     

激光切割表面三维形貌的分形特征

利用白光干涉仪测量激光切割碳素钢表面轮廓数据,应用分形几何学分析激光切割表面的三维形貌特征.采用盒计数法计算激光切割表面的三维分形维数.结果表明：不存在一个超越尺度范围普适的分形维数,只有当尺度r小于轮廓最大高度Ry,才表现出分形特征.对同一激光切割表面进行表征时,同尺度的Ra沿厚度方向变化波动较大,分形维数Db能够对整体表面形貌的复杂程度有着较稳定的表征.分析激光切割表面的三维形貌特征,分形维数表征激光切割表面微观结构的复杂程度,表面粗糙度可对激光切割表面轮廓高度特性进行辅助评价.