甲醇／二甲醚双燃料复合燃烧过程的多维数值模拟

采用计算流体动力学耦合简化动力学模型研究了甲醇喷射时刻对甲醇／二甲醚（DME）双燃料复合燃烧过程的影响机理．结果表明,甲醇在上止点前26°CA喷射,对DME低温反应几乎没有影响,但对DME高温反应有明显的促进作用,DME和甲醇的高温反应几乎同时发生;甲醇在上止点前26°CA喷射,高温燃烧区集中在燃烧室内部,导致大量的NO生成;而甲醇在上止点前6°CA喷射,高温燃烧区分散在压缩余隙和燃烧室内壁附近,NO生成量明显降低,但燃烧持续期延长．甲醇喷射时刻的合理选择是复合燃烧取得最佳综合性能的关键．     

柴油机缸内壁面热边界层的形成及分析

在用贯穿式光纤传感器测量柴油机缸内壁面法向不同位置火焰温度的基础上,研究了缸内燃烧火焰对壁面热边界层的影响,同时研究了运转和结构参数对壁面热边界层的影响.结果表明缸内壁面有热边界层形成,并在压缩行程至排气门开启这段时间形成稳定的热边界层,热边界层厚度大约为2.0～3.0mm;在有燃烧火焰时,热边界层中的气体扰动增加,壁面热边界层减薄,这种情况主要存在于压缩上止点附近到上止点后40°范围内;当负荷、转速、压缩比增大时,壁面热边界层减薄;冷却水温度对壁面热边界层基本没有影响.     

气道喷射正庚烷缸内直喷异辛烷的分层充量压缩燃烧与排放特性

在一台单缸发动机上,通过进气道预喷正庚烷和上止点前缸内直喷异辛烷,对双燃料分层充量压缩燃烧(Stratified Charge Compression Ignition,SCCI)进行了试验研究.通过进气道预喷的正庚烷在进气行程形成均匀混合气并在上止点前发生两阶段反应,触发缸内直喷的异辛烷着火与燃烧,整个燃烧过程为分阶段燃烧,分析了不同负荷及预混合率时的燃烧与排放特性.结果表明:最大压力升高率为0.87 MPa/(°)时,最大平均指示压力(I MEP)可达到0.73 MPa,说明SCCI可以扩展运行负荷.预喷燃油量最大时的工况点,其NOx排放值较高;预喷正庚烷燃空当量比一定时,增加负荷,可以减小CO和THC的排放.     

确定示功图上止点位置的热力学方法的研究

本文论述了确定示功图上止点位置的热力学方法——多变指数法,对2135柴油机倒拖气电示功图的计算结果与实测的活塞动态换气上止点进行比较,表明用本文的方法来确定示功图上止点位置是可行的.     

柴油机压缩过程紊流场规律的研究

在直喷式柴油机气缸和燃烧室中利用热线风速仪研究了紊流场的发展变化规律;在两种不同压缩间隙情况下对压缩过程中紊流场进行测量的结果表明,只有在压缩过程的初期及中期,紊流场才可以近似地当做均匀各向同性紊流场,而在循环的其它时间内,气缸和燃烧室内的紊流场属于非均匀各向异性的;通过对气缸和燃烧室中空气运动的力、能转换的分析,导出了上止点附近燃烧室内涡流转速的估算公式,利用该公式得到的结果与试验结果相当吻合。研究和探讨了燃烧室中空气涡流和紊流强度增加的原因及其影响因素。     

附加升程曲线对柴油机进气状态的影响

以自主研发的DK4A型柴油机可变气门系统为研究对象,利用数值模拟与试验相结合的方式,系统化研究附加升程峰值与原机气门升程峰值间隔角、附加升程高度和附加升程持续角对进气状态参数的影响.结果表明:峰值间隔角存在一个临界值,当峰值间隔角小于临界值时,峰值间隔角不影响发动机缸内气体状态参数;当峰值间隔角大于临界值时,进气门关闭角随着峰值间隔角的增大而延迟,进气总管气体质量流量越小,压缩上止点气体温度和压力越低;在附加升程高度不影响进气门关闭角的情况下,附加升程高度的增加能放大发动机缸内气体状态参数的变化率;当附加升程持续角影响进气门关闭角时,附加升程持续角越大进气门关闭角越延迟,发动机进气流量、压缩上止点温度和压力也随着附加升程持续角的增大而减小.     

直喷式柴油机缸内气体流动的研究

内燃机气缸内的气体流动,尤其是进气门关闭后至压缩上止点前缸内气流的涡流及紊流状态对发动机的油、气混合有着重大的影响。本文根据螺旋进气道的稳流试验结果建立了计算缸内气体涡流的数学模型,并且利用热线风速仪来测量缸内的涡流的大小及紊流参数。计算结果与实测有较好的一致趋势。紊流参数的研究为发动机的供油系统匹配提供了较好的依据。     

基于虚拟仪器技术的上止点修正系统研究及应用

上止点位置准确度,对内燃机燃烧分析有重要影响。基于虚拟仪器技术用"倒拖法"计算内燃机动态上止点,设计了上止点修正系统,界面简洁、操作简单。在软件设计算法中,首先对内燃机缸压数据进行采集与处理。再通过比较几种插值方法和线性拟合方法得出差值误差大小,找到最佳插值方法和线性拟合方法,从而得出内燃机上止点修正值并在JX493内燃机得到了应用。     

应用现场载荷试验计算压缩模量的方法

为了将原位载荷试验应用于地基沉降计算,以延安地区黄土填土工程为实例依托,采用弹性理论中的应变影响系数和完全侧限点的应力应变关系理论,推导了利用载荷试验结果计算地基压缩模量的方法。研究结果表明:符合完全侧限应力状态的点位于载荷板中心点下0.834倍荷载板半径R处;将载荷试验结果中荷载P乘以0.737、荷载板沉降S乘以0.522与荷载板半径R的比值,可将载荷试验的P-S曲线转化成单向压缩的应力-应变曲线,进而可以计算出压缩模量;由该文方法计算的压缩模量均值与室内试验测试结果均值一致,两者平均值的差异仅为5.53%;由于原位测试避免了对土样的扰动,所以得到的压缩模量的离散性低于室内试验测试结果,方差减小了57.2%。研究成果可为压缩模量的测试方法和地基沉降计算方法的拓展提供参考。     

压燃式自由活塞直线发电机工作过程数值仿真

为研究压燃式自由活塞直线发电机的动力学特性,对其启动和稳态工作过程进行了数值仿真计算,并对自由活塞直线发电机的负荷特性和频率特性进行了分析.结果表明,与曲柄连杆式发动机相比,自由活塞发动机在其上止点附近有非常大的加速度,使得在上止点附近压缩行程较慢和膨胀行程较快.随着系统输出功率的提高,自由活塞发动机的缸内峰值压力、压缩比及指示效率不断下降;而直线电机载荷系数、峰值电磁力及循环加入能量不断增加.随着系统的运转频率不断提高,直线电机的载荷系数不断降低,最大峰值电磁力将在中间某一工作频率取得;而活塞平均速度、自由活塞发动机的指示效率和系统输出功率不断增加.     

直喷汽油机反转起动次循环起动参数优化

为了使直喷汽油机在无起动机反转直接起动时达到更好的效果,在一台壁面引导式直喷汽油机上研究了对反转成功起动具有重要影响的次循环在不同起动参数下的着火和速度特性。试验结果表明:当水温80℃、残余轨压1.8 MPa、膨胀缸活塞初始位置于上止点后120°、首循环起动边界一定时,基准过渡点前3°次循环点火具有最高的缸压峰值和转速峰值,分别为3.08 MPa和545r/min;一定范围内混合气越浓,次循环着火特性和速度特性越好,缸压峰值在次循环过量空气系数为0.5时比1.0高出32.8%,转速峰值高出19.5%;基于油束和活塞顶凹坑的匹配,喷油正时在上止点前100°左右时表现最优。改变水温、轨压和膨胀缸活塞初始位置等被动参数,最佳点火时刻仍为基准过渡点前3°,最佳过量空气系数范围一般为0.6~0.7,膨胀缸活塞初始位置在上止点后100°之前时,喷油正时选择在上止点后100°为最佳,膨胀缸活塞初始位置在上止点后100°之后时,喷油时刻越早越好。     

柴油机缸内流场的三维瞬态数值模拟

利用AVL Fire软件对3105柴油机的进气、压缩过程进行了三维瞬态数值模拟,得到了两种形状燃烧室详细的流场结构。在进气冲程和压缩冲程初期,燃烧室对缸内气流运动影响不大。在压缩上止点附近,燃烧室形状对缸内气流运动有重要影响：A型燃烧室（直口‘1）形）内挤流速度明显低于B型燃烧室（带有凸台的微缩口形）,说明减小燃烧室开口直径能有效的增强挤流;A型燃烧室在压缩终了形成了两对不对称的挤流涡团,B型燃烧室形成了几乎对称的两对挤流涡团,可见中间凸台对气流有良好的导向作用。     

一种结合了栅格化和特征判断的点云压缩方法

为解决三维激光扫描技术获取的点云数据数量庞大,致使后续数据处理效率降低的问题,采用算法研究和编程试验的方法,栅格划分点云数据,研究空间栅格的拓扑数学模型和栅格中点云特征判断机制,提出一种新的压缩方法并编程实现,试验分析了该方法的压缩效果.研究结果表明:该方法在实现高效压缩的同时能够保留大量的特征信息,为后续的三维模型重建奠定基础.     

一种结合了栅格化和特征判断的点云压缩方法

为解决三维激光扫描技术获取的点云数据数量庞大,致使后续数据处理效率降低的问题,采用算法研究和编程试验的方法,栅格划分点云数据,研究空间栅格的拓扑数学模型和栅格中点云特征判断机制,提出一种新的压缩方法并编程实现,试验分析了该方法的压缩效果.研究结果表明:该方法在实现高效压缩的同时能够保留大量的特征信息,为后续的三维模型重建奠定基础.     

示功图法在柴油机功率实船测试中的应用

对柴油机功率实船测试的几种方法进行了比较．对于其中的示功图法,探讨了对指示功率有着显著影响的上止点误差修正方法．分析表明,NOx排放实船测试中,对于精确测录的发动机P-φ示功图,通过适当的上止点误差修正,可以用于实船功率测试．     

喷射控制策略对增压直喷汽油机燃烧和性能的影响

对1台车用增压直喷乙醇汽油机进行试验,研究不同喷射策略包括喷射次数、喷射时刻、喷射压力及分配系数对发动机性能的影响。研究结果表明:对于单次喷射模式,喷油时刻为上止点前300°时性能最佳,此时,有效热效率最高达35.17%,指示热效率最高达37.51%;随着喷射时刻推迟,50%燃烧位置(曲轴转角α_(50))往上止点推移,燃烧持续期缩短;喷油压力扫描试验结果表明该工况的最佳喷射压力为12MPa,此时,有效热效率最高达34.35%,指示热效率最高达37.01%;在二次喷射模式下,随着第一次分配系数下降,α_(50)逐渐远离上止点且燃烧持续期逐渐延长,有效热效率随着分配系数减小而降低,而指示有效压力的循环变动率和有效燃油消耗率随之升高;燃油消耗率最大偏差达62.48 g/(kW·h),燃油消耗率最高降低20.19%,因此,合理控制和优化喷油控制策略能提高增压直喷汽油机的燃烧质量并提高其性能。     

单活塞式液压自由活塞发动机控制系统的开发

针对HFPE控制的各种要求,设计了单活塞式液压自由活塞发动机控制系统,提出了针对液压自由活塞发动机的控制策略.重点分析了活塞下止点位置修正和起动时活塞位置调整控制难点和面临的问题,根据液压自由活塞发动机特性提出了下止点位置修正控制策略.原理样机试验结果表明,该控制系统对液压自由活塞发动机的起动和连续运行的频率控制合理可靠,验证了控制策略的合理性和可行性;改善了液压自由活塞发动机下止点位置控制,保证了非正常情况下活塞回位,实现了可变压缩比控制,改善了冷起动和缸内燃烧效果.     

关于压缩汉字库的设想

本文对当前微型计算机上使用的CCDOS系统上的16×16点阵汉字库CCLIB提出了一种新颖的压缩技术,并给出了实现方法及程序设计思想。采用该技术压缩的汉字库可以节省70KB左右的存贮空间,因而可在512KB内存的微机上运行汉字dBASE—Ⅲ系统。     

涡流室式紊流燃烧柴油机中涡流室的流场特性

通过FLUENT动网格技术模拟涡流室式紊流燃烧柴油机在活塞从下止点运动到曲轴转角为2°的喷油时刻缸内气体的流动特性,得出涡流室和气缸内气体的流场矢量图、湍流变化图、压强变化图和温度变化图。研究结果表明:活塞从下止点运动开始,气缸内空气被活塞压缩进入涡流室中,并在涡流室内部形成涡流;随着压缩的不断进行,涡流室内气流运动速度逐渐增加,并且流场逐渐由紊流变化成为涡流,室内压强和温度也逐渐升高,至曲轴转角为2°的喷油时刻,喷油孔附近空气流速约为24.1 m/s,压强约为2.3 MPa,温度约为845 K,在此状态下能较好地满足机内柴油的混合及燃烧需要。     

附加升程参数耦合对柴油机进气状态参数的影响

为了研究进气门升程曲线在附加升程持续角与附加升程高度的耦合作用下对柴油机进气状态参数的影响。以1台DK4A轻型柴油机为基础搭建了热力学模型,以发动机转速n=2 800r/min,50%负荷(扭矩110N·m)工况下获得的试验数据为边界条件,在模型中导入呈不同升程趋势的进气门升程曲线(不同附加升程持续角和附加升程高度),利用数值模拟与试验相结合的方法,获得不同的进气状态参数(进气流量、缸内压缩上止点温度、缸内压缩上止点压力),系统分析附加升程持续角与附加升程高度的耦合作用对进气状态参数的影响,并探讨两者对进气状态参数影响权重的变化规律。研究结果表明:在附加升程高度与附加升程持续角的耦合作用对进气状态参数的影响关系中,单位附加升程持续角的影响权重大于单位附加升程高度的影响权重;在k倍单位附加升程高度对应的进气状态参数变化率与单位附加升程持续角对应的进气状态参数变化率等量影响权重关系中,当进气状态参数变化率为定值时,随着k值增加,等量影响权重关系曲线往附加升程高度与附加升程持续角均增大的方向移动,与此同时,在附加升程高度和附加升程持续角越大的区域,k倍单位附加升程高度对进气状态参数变化率的影响权重大于单位附加升程持续角的影响权重。