变参数对HCCI燃烧和排放的影响

为了进一步了解代用燃料乙醇在HCCI燃烧中的应用,结合动力学软件CHEMKIN建立了乙醇燃烧的化学动力学模型,对进气温度、压缩比、进气压力对HCCI燃烧的影响进行了模拟,对HCCI的排放特性进行了分析。结果表明：HCCI燃烧明显受化学反应动力学控制,对进气温度变化反应敏感。进气温度对气缸内的温度和排放的影响显著;但是进气温度升高后CO的摩尔分数的最大值减小。转速对缸内温度的影响不明显;随着压缩比增大着火提前,压缩比对气缸内的最高温度和排放影响显著。     

CNG-柴油双燃料发动机排放特性研究

论述了CNG-柴油双燃料供给系统,该系统可以有效地降低发动机的碳烟的排放.通过试验给出了CO、CH、NOx、碳烟随有效功率的变化规律,并从四种有害排放物的生成机理上分析了产生的原因.通过试验比较了在不同负荷下燃用CNG-柴油与纯柴油的排放,分析了燃用CNG-柴油双燃料降低碳烟的原因.根据改造后的CNG-柴油双燃料发动机的排放物的变化规律,合理调整使用参数和组织燃烧过程,将三元或四元催化转换器应用于此双燃料发动机上可望获得良好的排放效果.     

焦炭颗粒群氧燃烧速率特性

富氧燃烧技术是一种有效的低碳排放洁净燃烧技术且已受到国内外广泛关注.但其二氧化碳和水分固有的物化本质引发的燃烧和火焰传播等诸多特性有待深入研究.本文仅针对二氧化碳气化对富氧焦炭燃烧速率影响机制进行研究,探讨二氧化碳气化吸热反应、氧气氧化放热反应和富氧交叉竞争反应中二氧化碳气化对焦炭燃烧速率贡献作用和层流火焰传播特性.基于自行搭建的高温富氧燃烧实验平台,研究中高温燃烧环境(1273 K,1773 K)二氧化碳气化对焦炭富氧燃烧速率贡献率和火焰传播特性影响,并与空气燃烧基准工况对比,即27%O_2/CO_2/Ar,27%O_2/Ar,73%CO_2/Ar和21%O_2/N_2/Ar.结果表明:中温燃烧且煤灰非熔融态时气化和氧化反应对焦炭氧燃烧最大燃烧速率贡献率近似相同,分别为47.1%和52.9%.高温富氧燃烧且煤灰熔融态时两者贡献比相差较大,分别为34.8%和65.2%,高温富氧燃烧的焦炭最大燃烧速率高于中温燃烧1.72倍;中温富氧燃烧时颗粒群最大燃烧温度几近相同且略高环境温度27 K,火焰从煤焦外缘传播至焦炭核心.高温富氧燃烧时熔融态颗粒群表面温度略低于环境温度60 K,高于空气燃烧55 K,存在化学发光无火焰锋面.     

无焰燃烧模型燃烧室动态特性分析

无焰燃烧技术是一种新兴的超低NOX排放燃烧技术,其优点在于:1)能够同时实现CO与NOX的超低污染排放;2)具有宽泛的燃料适应性,可以燃烧包括中低热值富氢燃料在内的多种燃料;3)燃烧稳定,不存在热声振荡与回火等问题.本文设计了一个采用无焰燃烧技术的燃烧室并对该燃烧室在不同工作模式下的动态压力特性进行测试分析.结果说明,无焰燃烧技术能够在达到极低污染排放同时,仍然稳定燃烧,不发生热声振荡,是一种有前途的超低污染燃烧技术.而当燃烧室中存在值班燃料时,在某些工况下会产生热声振荡.     

乙醇燃料改质对HCCI燃烧特性的影响

为研究乙醇经过改质后,改质气浓度和改质气进入气缸相位对乙醇HCCI燃烧特性的影响,以一台改造的实验发动机上为模型,用CHEMKIN4．0软件进行模拟。模拟结果表明,乙醇经过改质后,改质气的主要组分为H2、CO、H2O和OH基;随着改质气浓度的增加,缸内压力升高,燃烧始点提前,缸内最高压力升高;随着改质气进入气缸相位逐渐接近上止点,HCCI燃烧始点逐渐推后,缸内的最高压力出现变化,改质气在上止点前14°CA进入气缸,缸内最高压力减小,改质气在上止点前12°CA进入气缸,缸内压力达到最大,随着改质气进入气缸相位逐渐减小,缸内最高压力逐渐减小。因此,在上止点前12°CA进入气缸是较优的相位。     

甲烷/氢气双燃料均质压燃式燃烧特性研究

利用气相化学反应模拟软件Chemkin模拟甲烷与氢气混合的燃烧过程,分析讨论了添加不同比例的氢气对燃烧参数的影响。研究结果表明:随着掺氢比的增加,反应物燃烧速度加快,缸内温度、压力随之升高,CO与CO2的排放变化不是很大,NO的排放有所增加;在掺氢比为50%的时候,气相反应的净产热达到最高值。     

底部加热长方体腔内空气自然对流的稳定结构及三维特性的研究

采用具有QUICK差分格式的SIMPLE算法对底部加热长方体腔内空气的自然对流进行了实验研究和数值计算.1）当四周壁面绝热时,腔内流体形成平行于短轴方向的多个长条状涡卷,而平行于长轴方向没有形成涡卷.当Rayleigh数较小时,腔内流动表现出明显的二维特性,沿短轴各个截面的涡卷流动基本一致,三维模型平行于短轴的各截面平均Nusselt数除了边壁处差别较大,中间大部分区域均与二维模型平均Nusselt数比较接近,腔内的空气流动在长轴方向除了边壁附近差别较大,中间大部分区域均呈现明显的二维特性,二维与三维模型计算结果一致,且与实验结果吻合.随着Rayleigh数的增加,涡卷数量与形状都会发生改变,在腔内出现多边形的涡卷,腔内的流动表现出明显的三维特性,此时采用三维模型才能取得与实验一致的计算结果.2）侧壁绝热或者传热量较小时,长高比为16时,三维模型计算得到与实验一致的结果,形成平行于短轴的10个长条状涡卷.当侧壁面有传热时,方腔内流动形成了平行于长轴方向的涡卷,并且热流方向相反时涡卷的旋转方向也相反.3）底部加热长方体腔内空气的自然对流换热,低Rayleigh数时流动和换热处于稳态,当Rayleigh数超过某一临界值时,流动和换热就会发生非线性振荡.随着Rayleigh数的增加,流动的情况基本分成四个区域：稳定区域、单倍周期区域、多倍周期区域和混沌区域.     

封闭空间内空气自然对流的非线性特性的实验研究

采用激光全息干涉照相技术和烟可视化方法,对底部加热长方体腔内空气自然对流的流动和换热的流场、温度场、三维特性及白维持振荡现象进行实验研究．通过仪表校核与误差分析,验证了恒温壁面均温性、激光干涉测量精度,并且得出如下实验结果：1）随着尺日数的增加,流动开始表现得不稳定,等温线也发生扭曲．当Ra数达到12500时,出现涡卷消融的现象,当Ra数超到18500时,不仅沿短轴方向出现涡卷,而且沿长轴方向也开始出现涡卷,上升的气流向四周降落,呈现羽毛状,流动由二维特性开始向三维特性转变．2）通过实验观察发现,在Ra数比较小的情况下,流动经过一系列变化过程之后,最后稳定在某一状态;随着R口数的增加,流动变得越来越快,越来越趋于不稳定,当超过某一临界值Rac=30500时,流动表现的不稳定,流场随时间不断变化,开始进入到非线性状态．3）当侧壁面向外漏热时,腔内流体会形成平行于长轴方向的两个长条状涡卷,涡卷从中间位置上升,从壁面两侧下降,并且实验过程中会出现三个涡卷的消融状态．     

水煤浆供给泵磨损及排放性能研究

针对发动机上燃烧水煤浆内部磨损问题,运用缝隙流理论和高压油膜理论,设计一种新型喷水煤浆泵.分析了泵的润滑,并对原有的喷油泵及新型喷水煤浆泵喷射水煤浆后的柱塞偶件电子扫描照片进行对比,新型喷水煤浆泵柱塞偶件磨损明显减轻.在使用新型喷水煤浆泵基础上进行燃烧试验.研究表明:燃烧水煤浆和燃烧柴油相比,NOX排放下降明显,是燃烧柴油的20%;烟度排放略有下降;硫化物排放略有增加     

扫气式预燃室射流点火燃烧特性的实验研究

低碳燃烧概念的出现使得内燃机节能减排势在必行.废气再循环稀释燃烧作为一种提高热效率、降低排放的技术手段,有很大的应用价值.本文针对废气稀释下燃烧不稳定问题,提出一种扫气式TJI装置.基于可视化定容燃烧弹研究了火花塞点火SI、被动式TJI和扫气式TJI在不同CO2浓度下的射流及火焰发展过程.研究发现TJI能够形成较强的湍流燃烧,相较于SI有更快的燃烧速率.随着二氧化碳浓度的升高,火焰传播速度下降. TJI的射流出现时刻大幅推迟、射流强度逐渐降低,主燃室燃烧速率下降.通过对预燃室进行主动扫气可以改善预燃室内混合气状态,使得预燃室混合气在点火后燃烧速度加快,且射流强度不受二氧化碳浓度的影响,从而加快主燃室内的燃烧,拓展二氧化碳掺混极限.预燃室内当量比为1时射流强度最大.扫气模式下,二次扫气能更彻底地改善预燃室内混合气状态.相较于一次扫气更能提高射流强度,从而加快主燃室内燃烧.采用二次扫气策略可以提升主燃室稳定燃烧二氧化碳浓度极限至30%.     

二维四方排列半圆铝管／空气声子晶体的禁带特性

采用时域有限差分法,分析了声波在二维四方排列半圆铝管,空气组合声子晶体中的禁带特性．通过对半圆铝管壁厚、旋转角度的计算,得到了比整圆铝管结构具有更宽完全禁带的半圆铝管结构,并利用实验测试验证了理论分析的正确性．分析了不同凹形截面散射体沿IX方向的禁带特性,指出了半圆管形散射体在实现最大禁带宽度方面的优越性．     

美国CO2排放现状、应对气候变化的对策及启示

全球气候变化已经成为世界各国关注的热点问题。作为发达国家,美国想在气候变化问题上取得领导地位,发挥重要作用,促进其非常重视气候变化问题。本文在介绍美国CO2排放情况基础上,分别从组建专门机构、科技计划、加强立法、采取多种手段、加强国际合作等方面,阐述了美国应对气候变化对策措施。这对我国通过加强基础研究、强调组织建设、完善法律法规、提升创新能力、注重舆论宣传及推动国际合作等方面来应对气候变化有所启示。     

阶梯溢流坝水流数值模拟及特性分析

针对Mixture模型,考察了Realizable k-ε模型,SSTk-ω模型,v2-f模型,LES模型等4种湍流模型对阶梯溢流坝水流数值模拟的适用性.通过对非掺气区域坝面平均流速、旋度大小、边界层厚度的计算,并与实验结果进行分析比较,结果表明：Realizable k-ε模型考虑了流体微团的旋转效应,提高了对较大曲率流动、旋流流动和涡旋运动的计算精度,对阶梯溢流坝有很好的适用性.以Realizable k-ε模型计算结果为基础,进一步分析了边界层内的速度分布、阶梯面压力分布等坝面水流特性.     

鸽群运动模型稳定性及聚集特性分析

鸽群运动模型参数对鸽群一致行为产生不同的稳定性和收敛性影响.本文通过分析鸽群群体运动的动力学模型特性,研究时延参数对群体同步特性的影响作用.基于鸽群运动模型,采用适合分析群体运动的模型描述方法和性能参数表达,并对比了不同运动形态下鸽群运动的不同特点.采用李雅普诺夫函数以及拉格朗日乘子法,对鸽群聚集运动的约束局部极小能量特性进行理论分析.利用李雅普诺夫理论、代数矩阵理论以及图论的相关工具,给出了鸽群运动聚集时的时延参数的稳定参数边界,以及收敛条件.以计算机数字仿真为手段,研究了不同参数情况下鸽群运动模式行为,分析了拓扑网络以及吸引-排斥函数对鸽群聚集-分离性能的影响.     

纳米薄膜及相应三维结构的构建、特性及应用

纳米薄膜是纳米材料家族一个新兴的成员,由于其特征厚度介于原子以及微米量级之间且具有高比表面积,纳米薄膜展现出了与宏观材料不同的特殊性质.纳米薄膜可以进行人为的操控甚至从衬底上脱离成为独立的薄膜.纳米量级的厚度使得该薄膜容易图形化以及加工成为复杂的二维、三维微纳结构.本文综述了纳米薄膜研究领域近年来的研究成果,包括各类性质研究和潜在应用方面的探索.纳米薄膜及相应三维结构在电学、光学、磁学、微纳机电等领域的广泛应用前景将使其成为纳米材料与器件研究领域一个重要的研究方向.     

载人登月自由返回轨道设计及特性分析

建立了满足载人登月任务约束的绕月自由返回轨道设计模型,将解析法和数值法有效结合起来,提出了一种从初步设计到高精度设计的串行轨道设计策略,仿真结果表明此方法具有求解精度高,计算速度快的特点．通过大量计算仿真,对自由返回轨道的可达月球轨道参数、返回参数、转移速度等轨道特性做出了分析,为载人登月任务轨道方案的制定提供参考．     

双吸离心泵空化特性的试验及数值模拟

试验测量了一台双吸离心泵的能量特性和空化特性.基于RNG k-ε湍流模型和质量输运空化模型,探讨了质量输运空化模型中凝结项经验系数对数值模拟结果的影响,结果发现凝结项经验系数主要影响叶轮内空泡长度.在此基础上,修正了双吸离心泵空化流动数值模拟中凝结项经验系数的取值,计算得到的双吸离心泵扬程随进口压力变化曲线与试验结果吻合较好,验证了数值计算模型和方法的准确性和可靠性.双吸离心泵空化流动数值模拟结果表明:随着泵进口压力的降低,空化首先在叶片吸力面进口附近的低压区发生,之后沿叶片吸力面往叶轮流道中部发展,并向叶片压力面扩散;受双吸离心泵蜗壳非对称结构的影响,叶轮内不同流道的空化区域分布不均匀.     

氧化锌纳米线阵列的制备及发光特性研究

采用物理气相沉积的方法,在较低的温度下（500℃）制备出高产率的高度有序的单晶氧化锌纳米线阵列.对所制得的氧化锌纳米线阵列进行表征发现其在[001]取向优先生长.室温光致发光谱测试发现,样品在紫外光激发下有很强的绿光发射（峰值波长约500nm）和稍弱的紫外光发射（峰值波长约380nm）.基于其优异的发光性能,初步探讨了其发光机理,并对其生长机制进行了简单的讨论.     

提升脚手架自动控制系统动态特性分析及仿真

本文以提升脚手架系统中钢丝绳提升速度不一致导致张力不平衡为研究依据,提出对各钢丝绳的提升速度进行控制,以达到对其张力及时稳定的调整。考虑提升过程中钢丝绳的刚度变化,构建提升的自动控制力学模型,并应用MATLAB软件对受力过程进行仿真。该研究结果可为提升控制系统的进一步开发提供依据。     

液相同时脱硫脱硝实验及反应特性

以NaClO2溶液为吸收剂,在自行设计小型鼓泡反应器中,进行了烟气同时脱硫脱硝实验研究,确定了最佳条件,获得了理想的同时脱硫脱硝效果.通过产物分析,提出了基于酸性NaClO2溶液的同时脱硫脱硝反应历程.利用热力学原理对NaClO2溶液同时脱硫脱硝的可能性和限度进行了计算.同时脱硫脱硝反应动力学实验研究表明,SO2和NO的氧化吸收过程都分为区间,即快速反应区和慢速反应区.位于慢速反应区时,两者皆为0级反应.而位于快速反应区时,SO2的反应分级数为1.4级,反应速率常数为1.22（mol·L^-1）^-0.4·s^-1,反应活化能为66.25kJ·mol^-1;NO的反应分级数为2级,反应速率常数为3.15×10^3（mol·L^-1）^-1·s^-1,反应活化能为42.50kJ·mol^-1.