Integrated modeling of nitrogen oxides formation in diesel engines

To account for the effects of both chemistry and flow turbulence, the present study proposes an integrated NO sub-model that combines the extended Zel’dovich mechanism and engine CFD computations to simulate the NO histories in a diesel engine. NOx sub-model parameters and pollutant formation mechanisms can be more easily investigated by solving the NOx sub-model. The new NO formation model incorporating the effects of both chemical kinetics and turbulent mixing was applied to simulate a diesel engine with a quiescent combustion chamber, and one with a re-entrant combustion chamber; the premise of the model being the reaction rate is mainly determined by a kinetic timescale and a turbulent timescale. The results indicate that the predicted NO formulation from the new model agrees well with the measured data. As the utilization of fossil fuels continues to increase, the control of NOx emissions is a worldwide concern; and it is imperative to understand fully the NOx reaction processes in combustion systems. This technology has the potential to enhance the application of various combustion techniques used to reduce NOx emissions from practical combustion systems.     

正十四烷在柴油机条件下芳香烃的形成及演化

以单缸直喷柴油机为研究背景,考虑了正十四烷（C14H30）燃料的详细化学反应机理,设计了化学成分的焓值计算程序,对缸内燃烧过程进行三维数值模拟计算,研究了诱发碳烟颗粒先导物生成的单环及多环芳香烃（PAHs）的形成,应用Belardini碳烟模型讨论了缸内碳烟颗粒的形成和演变过程,分析了PAHs对碳烟生成的影响．结果表明...     

柴油机燃烧噪声的传递特性

为研究柴油机燃烧噪声的传递特性,测量了发动机工作和倒拖时的气缸压力,并在不同转速下从4个不同方向上对一台单缸柴油机进行了1/3倍频程噪声频谱分析,分离出燃烧噪声压力级,计算其传递函数.基于柴油机燃烧示功图进行快速傅立叶变换得到气缸压力级频谱,同时计算两种不同工况下的柴油机衰减曲线.结果表明,与倒拖工况相比,4个方向上燃烧工况的噪声级相对增加率均大于4.5%.各个方向上的最大噪声级均出现在中高频范围.随着频率增加4个方向上的传递函数也缓慢增加,两种转速下的衰减曲线走向基本相同.     

柴油机掺烧醇类燃料燃烧排放特性的试验研究

针对不同醇类组分对柴油机的实用性影响进行研究。在单缸柴油机上分别燃用纯柴油、乙醇柴油和正丁醇柴油三种燃料,并进行负荷特性的燃烧排放对比试验。结果表明,与纯柴油相比,正丁醇柴油和乙醇柴油的滞燃期延长0.1°～2°曲轴转角,最大放热率峰值升高最大可达36％,最大爆发压力推迟约0.4°～4°曲轴转角;中等转速1500 r/min时,正丁醇柴油和乙醇柴油的动力性优于纯柴油;高转速2000 r/min时,正丁醇柴油、乙醇柴油与纯柴油动力相当,正丁醇柴油的当量燃油消耗率与乙醇柴油、纯柴油相比分别减少约2.5％和4％。正丁醇柴油的NOx排放大多数工况下低于纯柴油约17％～39％,且降低效果较乙醇柴油更为明显,而乙醇柴油在标定转速中高负荷工况时NOx排放高于纯柴油;醇类柴油的碳烟排放比纯柴油降低,正丁醇柴油相对于乙醇柴油抑制碳烟生成的工况点更多,在标定点工况下正丁醇柴油比纯柴油的碳烟可降低62％。可见作为柴油机的替代燃料,在大多数工况下正丁醇柴油燃烧排放性能优于乙醇柴油。该研究为柴油机燃用正丁醇的推广提供了试验依据。     

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．     

废塑料油在柴油机上燃烧特性及适用性研究

通过一系列实验对废塑料油在柴油机上的燃烧特性及适用性作了实验研究,并着重研究了废塑料油对排气产物的影响。在开口炉中试验表明能够有效地改善燃烧性能,减少NOx及固体颗粒的生成量。在柴油机上实验说明随着与柴油及重油的混合率的上升,由于爆发压力的增加,从而使得NOx的生成量也明显上升。通过加入水及控制着火延时能有效地控制NOx及固体颗粒的生成量。     

船用柴油机实现低NOx燃烧的数值模拟

为研究“浅坑型”燃烧室缸内高温燃油的雾化与燃烧过程,建立了L23/30H柴油机的CFD计算模型,应用台架试验验证了计算模型的有效性,在提高燃油喷射温度的条件下模拟了缸内平均压力和温度的变化,对比分析了排放物的生成情况.结果表明:燃油喷射温度对L23/30H柴油机的动力性能影响不大,对NOx生成有显著影响,燃油喷射温度上升至413 K时,NOx生成速率减小,NOx最终生成量有量级上的减小,能满足MARPOL公约73/78附则Ⅵ修正案的排放规定,燃油喷射温度继续升高,NOx生成量变化甚微;燃油喷射温度的升高使得扩散燃烧过程中Soot的再氧化效应减小,最终Soot生成量有所升高.     

通过柴油机性能参数确定示功图方法的研究

提出一种利用柴油机性能参数，如柴油机功率，爆发压力等，计算其示功图以及放热率的新方法，该方法是利用双韦贝函数替代柴油机放热规律，以模拟计算出的爆发压力和功率与实测值最接近为目标函数最优选取双韦贝函数中的五个常数，然后利用优选出的结果进行柴油机工程过程计算，从而得出示功图，算例分析表明，采用上述方法计算出的示功图与实测示范图吻合。     

小型高速单缸卧式柴油机的直喷式燃烧研究

将Ｓ１１００Ａ型柴油机的气缸直径从１００ｍｍ扩大到１０２ｍｍ，并且将其涡流式燃烧系统改为直喷式燃烧系统。在此基础上研制成功了１１０２型直喷式柴油机。实验结果表明，１１０２型直喷式柴油机比Ｓ１１００Ａ型涡流室式柴油机的性能指标有了较大幅度的提高。在标定工况下，输出功率从１１ＫＷ提高到１２．５ＫＷ，转速从２２００ｒ／ｍｉｎ提高到２３００ｒ／ｍｉｎ，燃油消耗率从２５３ｇ／（ｋＷ．ｈ）降低到２３４ｇ／（ｋ     

相继增压柴油机进排气系统建模与增压器切换点计算分析

建立了某船用中高速大功率相继增压柴油机的一维非定常流动的计算模型,编制了有限体积法ENO(基本无振荡)格式的程序.对较复杂的进排气管路采用模块化建模方法.利用该程序进行了相继增压柴油机工作过程的数值计算,计算结果与试验数据符合较好,对增压器的切换点进行了多方案计算分析.     

There is no micro-explosion in the diesel engines fueled with emulsified fuel

In 1965, Ivanov[1] observed the phenomenon of micro-explosion. Later on, Dryer[2], Lasheras[3], Chardra and Avedisiao[4], Mizomoto and Law et al.[5,6] also observed this phenomenon. The basic conditions for micro-explosion occurrence were developed as fol…     

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。     

温度对空气中氮氧化物测定影响的研究

采用盐酸萘乙二胺分光光度法,对空气中氮氧化物测定影响进行研究.实验结果表明,最佳测定温度范围为22～25℃,斜率为0.190±0.003时,测定的氮氧化物含量符合《空气和废气监测分析方法》中氮氧化物工作曲线的标准要求,能真实地体现出空气中氮氧化物环境质量.     

基于一种新型喷油系统的船用柴油机NO x 排放试验研究

为了探索采用改进的机械式喷油系统以较低的成本使大功率船用柴油机的NOx排放满足IMO TierⅡ法规的可能性,在一台6PC2-6/2L型柴油机上开展台架试验,验证了自行研发的新型喷油系统,即交叉喷孔油嘴和调压孔式喷油泵,对于降低船用柴油机NOx排放的效果.试验结果表明：交叉喷孔油嘴所产生的扇形喷雾在柴油机气缸的空间分布范围广,混合气更为稀薄,有利于抑制燃烧温度,从而降低NOx排放;将新型喷油系统应用于该柴油机使NOx排放率降低14.3%,同时制动油耗率降低1.5%.新型供油系统进一步优化有望使该柴油机的NOx排放满足IMO TierⅡ排放法规.     

高速直喷柴油机碳粒形成和氧化规律的研究

为研究高速Ｆ１２０柴油机燃烧过程中碳粒在不同的火焰条件下形成和氧化的 规律，运用缸内瞬态取样技术和火焰辐射测量技术在该机采用多孔喷射、雾化燃烧系 统和伞喷、预混合燃烧系统时，测取了以预混合燃烧为主和以扩散燃烧为主的两种燃 烧过程中碳粒、氧浓度和火焰温度变化曲线。结果表明柴油机以预混合燃烧时因混合 气结构均匀和较快的燃烧速度对扼制碳粒的形成有较明显的作用．     

均质压燃(HCCI)发动机数学模拟:进展与挑战

均质压燃(HCCI)发动机由于其突出的优越性已成为世界范围的研究热点,数学模拟在其中发挥着目益重要的作用。因此,对近年来HCCI数学模拟研究的进展做了较全面的评述,着重介绍了化学反应动力学模型的研究方法和最新成果,对HCCI发动机计算机模拟的发展现状按单区模型、多区模型和多维模型分别进行了讨论。前二者在HCCI总体燃烧特性预测与分析方面已取得了显著的成绩;而后者由于计算机资源的限制,目前尚处于发展初期。最后,针对该领域存在的问题和今后重点研究方向提出了建议。     

绝热柴油机缸内对流传热的实验关系式

Based on experimental results, a new convection heat transfer correlation for adiabatic diesel engines is established in the form of analogue equation. Some characteristic parameters in the correlation are defined with special consideration to make it more suitable for adiabatic diesel engines.     

柴油机排气污染的分析及其控制技术

对柴油机和汽油机进行了比较,分析了柴油机排气污染的特点,阐述了柴油机NOx和PM的生成机理,通过图形分析指出柴油机排放控制的主要对象、难点及解决的思路.还介绍了燃料改进、增压中冷、四气门废气再循环、排气后处理等排放控制技术.     

非热等离子体对柴油机尾气中NO_x的治理

为去除柴油机尾气中的氮氧化物(nitrogen oxide,NOx),设计了一套基于介质阻挡放电形式的非热等离子体(non-thermal plasma,NTP)反应器。通过改变放电电压及模拟气体组分,考察了NTP对NOx的还原效果以及对BaO/Al2O3催化剂储存NOx的促进作用。结果表明,NTP直接还原NOx效率不高,但可将NO氧化成NO2;从NO向NO2的转化率随放电电压及含氧量的升高而增加;加入丙烯能提高直接净化NOx的效率;由于NTP的协同,催化剂的NOx储存能力在300℃下提高了68%。     

重型柴油机空气滤清系统研究

对重型柴油机滤清系统进行了研究，建立了适合于工程计算的旋流滤清器滤清效率及自动除尘系统抽气负压的计算模型，在直流式旋流滤清器滤清效率计算中，将旋流室中的流场结构分为外旋流和内旋流，由此得到满意的计算结果。自动除尘系统抽气负压的计算建立在由实验确定的抽尘管绕流阻力系数和排气总管的阻力系数基础上，最后针对１６Ｖ２４０柴油机的空气滤清及自动除尘系统进行了分析计算。