二甲醚发动机燃油喷射过程仿真研究

对采用低压共轨燃油喷射系统的二甲醚发动机进行合理的结构简化,建立燃油喷射过程的数学模型,运用Matlab/Simulink仿真研究二甲醚发动机在不同转速条件下的电磁阀供电控制脉冲和针阀升程曲线,得出二甲醚燃料在低压共轨系统中的喷射规律,为新型二甲醚发动机燃料喷射系统的研制提供仿真模拟方法和理论依据.     

柴油机燃油喷射系统的数值模拟

建立了Ｚ１２Ｖ１９０Ｂ型柴油燃油喷射系统的数学模型，对燃油喷射过程进行了变声速，变速度模拟计算了取得了计算与实测较好的吻合，为进一步研究燃油喷射系统提供了可靠依据。     

柴油机燃油喷射系统的数值模拟及计算结果分析

建立了柴油机燃油喷射系统数学模型，包括喷油泵端、喷油器端和高压油管三个子模型，在计算中对燃油压缩性系数的计算公式作了适当的修正；在分析高压油管内部流动特征的基础上，建立了流动的控制方程，并推导了变密度情况下的特征线计算公式；同时认为高压油管内压力波传播速度非定常，较为详细地考虑和分析了各影响因素及其简化方法，并着重对计算结果进行了深入的分析，为进一步精确地描述燃油喷射系统工作机理提供了依据。     

二甲醚复合燃烧发动机进气过程的数值模拟

为研究二甲醚和柴油复合燃烧时二甲醚与空气的预混特性,在某直喷柴油机上进行发动机进气过程的三维瞬态数值模拟。运用Fluent软件的动网格技术,分析发动机不同转速条件下气道-气门-缸内的压力、流速和湍流动能随曲轴转角的变化情况,并据此提出进气系统的改进思路。     

DME发动机着火与燃烧过程的数值模拟研究

从含氧清洁燃料二甲醚（DME）低温着火的化学反应机理入手，开展了DME自燃着火过程的数值模拟研究，进而建立了不同温度、压力和燃空当量比条件下DME着火滞燃期的数据库，通过将该数据库与发动机工作过程的模拟模型相耦合，对DME发动机的运转性能进行了变参数预测分析，预测结果与实验结果符合较好。     

二甲醚发动机燃料喷射过程及其影响因素研究

在一台2102QB二甲醚发动机上测量了高压油管两端的压力,在不同的发动机转速、负荷和不同的二甲醚燃料温度条件下比较了泵端、嘴端高压油管的压力,结合喷油器针阀升程信号计算了二甲醚燃料的喷射延迟期和持续期,以及不同二甲醚温度条件下的声速.试验结果表明:二甲醚的弹性模量小,压缩性大,喷射延迟期较柴油的长;二甲醚的温度对喷射的最高压力、持续期和压力波传播速度均有较大影响,二甲醚发动机的供油提前角需要根据发动机的转速和燃料温度重新匹配.     

二甲醚发动机燃烧过程的数值模拟

通过建立二甲醚发动机燃烧模型并耦合入KIVA程序中,使其具有二甲醚发动机燃烧过程的数值模拟能力.用数值模拟仿真计算二甲醚发动机燃烧过程,得到缸内炭烟生成量、NOx排放量、不同燃料防热率等实时数据信息.研究结果表明,仿真结果与试验结果相同,基本反映二甲醚发动机燃烧过程的主要规律.经过与原柴油机工作情况的对比分析,表明二甲醚发动机排放性能较好.     

涡流室柴油机燃油与空气混合过程的多维数值模拟

应用自行开发的大型ＥｎｇｉｎｅＣＦＤ软件包，首次对Ｓ１９５柴油标定工况的燃油雾过程进行了二维数值模拟计算，研究了流场及燃油与空气混合过程程值轴转角的变化规律，以及燃油喷雾对流场的影响。     

蓖麻油与二甲醚临界互溶温度实验测量

为测定二甲醚与蓖麻油混合燃料的临界互溶温度,对互溶性实验装置进行了改进.利用改进后的装置,在蓖麻油的质量分数为2.01%~93.03%范围内,测量了16个状态点的蓖麻油与DME的临界互溶温度.结果表明:蓖麻油与DME临界互溶温度在221.46~256.62 K之间.临界互溶温度随着蓖麻油浓度的增加而增加,在蓖麻油的质量分数为0.5时,临界互溶温度为245 K(-28.15℃),能够满足高寒地区的使用.将临界互溶温度拟合为蓖麻油质量分数的函数,可供选择合适的DME发动机燃料润滑改进剂时使用.     

柴油机电控燃油喷射系统工作过程仿真计算

建立了顶阀增压,中压共轭蓄压式电控燃油喷射系统工作过程的欧拉法仿真计算模型,旨在通过一系列仿真计算为系统优化设计、性能改进提供理论指导,缩短设计周期并节约资金。欧拉法通过选取控体中有代表性的点,考虑各种影响因素,计算这些点的参数随时间变的化,     

直喷式柴油机二甲醚喷雾燃烧的多维模型研究

使用KIVA程序模拟了小型直喷式柴油机燃用二甲基醚(DME)的喷雾燃烧过程,其中的喷雾模型包括喷嘴空穴流动、射流雾化、液滴破碎和喷雾碰壁等子模型．对燃烧过程,采用了一个简化的化学反应机理和新型的湍流模型——部分搅拌反应器(PaSR)模型,考虑了湍流混合作用对燃烧速率的影响、由计算所得的缸内压力和放热率曲线与试验值符合较好,并分析了缸内瞬态温度场和喷雾粒子轨迹的变化历程．结果表明,柴油机燃用DME时,其燃烧系统需要进行必要的优化．     

柴油机燃用小桐子油的喷油及燃烧过程模拟

运用三维CFD软件,建立柴油机分别燃用纯柴油和小桐子油的计算模型.分析了柴油机燃用2种燃油的燃烧过程,模拟了喷雾的发展历程,通过在一台单缸直喷式柴油机上燃用柴油、小桐子油的试验来验证模型,模拟所得结果与试验结果较为吻合.通过对2种燃料的油滴颗粒发展和缸内燃油质量分数分布进行比较,对喷雾特性差异的成因进行了探讨.结果表明:不同燃油的质量分数分布变化的趋势大体相同,与柴油相比,小桐子油在喷射的初始阶段的喷射速度较柴油的略大,但主喷射期的喷射速度较低,油束的贯穿距离较小,小桐子油的喷射时间较早,在开始喷射后,小桐子油的质量分数分布变化速度明显小于柴油,到了燃烧后期,其燃油质量分数较高的区域较大.     

二甲基醚喷雾碰壁实验研究

利用压力定容室配以高速摄影机对柴油代用燃料二甲基醚（DME）进行了喷雾碰壁实验研究,考察了碰壁角度、碰壁距离等因素对二甲基醚喷雾碰壁过程的影响．同时,对柴油的喷雾碰壁也进行了相关的对比实验．基于对实验结果的分析,获得了二甲基醚喷雾碰壁特性的一般规律：随着碰壁入射角的增大,近壁区的空气卷吸作用加强,着壁液滴的数量减少,油膜厚度变薄,喷雾体的壁面扩展度增加;随着碰壁距离增加,喷雾体的壁面扩展度和厚度都有所降低,近壁区的空气卷吸作用减弱;与柴油相比,DME喷雾体的壁面扩展度和厚度较小,说明DME比柴油蒸发速度快,雾化质量较好．     

二甲基醚发动机工作过程的数值模拟研究

以二甲基醚着火反应机理和热力学燃烧模型为基础,建立了二甲基醚着火数据库及发动机工作过程的数学模型,藉此进行了发动机的循环模拟计算．计算结果与验证实验结果对比表明,Wiebe模型、Watson模型和Whitehouse-Way模型均可应用于二甲基醚发动机工作过程的模拟计算．应用化学反应动力学模型对DME发动机着火过程模拟计算结果所建立的着火数据库表明,滞燃期是缸内温度、压力和燃空当量比的函数,在一定的燃空当量比范围内,着火滞燃期随燃空当量比增大而变小．而采取将着火数据库与Watson燃烧子模型相耦合的模拟计算能够与实验结果相吻合。     

二甲基醚喷雾混合过程的计算研究

采用气相射流模型对二甲基醚的喷雾特性进行了模拟计算,并将其与柴油喷雾的模拟计算值进行了对比．结果表明,在喷孔直径、环境密度等参数相同的条件下,二甲基醚喷雾的轴心速度和浓度的衰减速率均大于柴油喷雾的,而二甲基醚喷雾的贯穿距离与锥角则分别小于和大于柴油喷雾的．当环境密度和喷孔直径改变时,DME喷雾的轴心速度、贯穿距离和喷雾锥角均会随之变化．模拟计算结果与实验观测结果基本相符。     

Characteristics of ultrafine particles emitted from a dimethyl ether （DME） engine

Measurements of exhaust particle number concentration and size distribution from a dimethyl ether （DME） engine at different engine loads and speeds were carried out by using a two-stage dilution system and an SMPS. The results of the DME engine were compared with those of the original diesel engine. The fuel composition had significant effects on the exhaust particle size distribution, the total exhaust particle number and mass concentrations. Compared with those of the DME engine, the particle mass emissions of the diesel engine increased 5.7-17.7 times. At high engine speed （n=2200 r/min）, compared with those of the DME engine, the total particle number emissions of the diesel engine increased 0.75-2.2 times, while the total particle number emissions of the diesel engine decreased by about 50%-80% for middle and high loads at middle engine speed （n=1400 r/min）. Compared with those of the DME engine, the total exhaust particle number concentrations in the accumulation mode of the diesel engine increased 4.2-62.6 times and the exhaust particle geometric number mean diameters in the accumulation mode increased by about 10-30 nm. This correlated with higher oxygen level and lack of C-C bonds in DME. A lot of nucleation mode particles were emitted from the DME engine, this correlated with the processes of nucleation and condensation of the volatile and semi-volatile compounds in the exhaust gas.     

柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料时的性能与排放研究

研究了二甲醚／柴油混合燃料的互溶性，包括饱和蒸气压和浊点的测量，并在CA4113直喷式柴油机上开展了燃用不同比例二甲醚／柴油混合燃料的试验研究．通过优化发动机系统参数，寻求在柴油机上燃用混合燃料的合适配比．结果表明：随着二甲醚添加比例的增大，二甲醚／柴油混合燃料的饱和蒸气压上升，浊点明显下降，互溶区扩大，当采用0#柴油时，D30燃料（质量分数为30％的二甲醚和70％的柴油混合而成）的浊点可降低到-6℃；由于混合燃料的热值降低，当不增加循环供油量时，发动机功率下降；由于混合燃料含氧量增加，燃烧更为完善，燃油经济性有所改善；发动机在高负荷范围内碳烟降低60％以上，在整个负荷范围内NOx排放可以降低30％左右。     

轻型直喷柴油机燃用二甲醚性能和燃烧特性研究

研究了柱塞直径、喷嘴形式、供油提前角、喷嘴伸入汽缸长度、喷油压力、进气涡流比等燃烧系统主要参数对发发动机性能的影响,测录了示功图和喷油器针阀升程以及污染物排放,计算了发动机的燃烧特性,并与发动机燃用柴油时进行了对比等发动机性能研究表明：与柴油相比,二甲醚的热效率,降低ＮＯｘ排放、实现无烟燃烧、燃烧特性分析结果表明：二甲醚的喷油延 角大于柴油的喷油延迟角,二甲醚的滞燃期比柴油短,预混燃烧量少,扩散燃