柴油机排气微粒壁流式陶瓷过滤体过滤机理及影响因素

在建立壁流式陶瓷过滤体微粒过滤捕集模型的基础上,详细计算分析了壁流式陶瓷过滤体的3种过滤机理:惯性碰撞机理、拦截机理和扩散机理,以及微粒粒径、过滤体微孔孔径、排气流速、气流温度等因素对3种微粒过滤捕集机理下的壁流式过滤体的微粒捕集系数及综合微粒捕集系数的影响及规律,在此基础上分析了提高壁流式过滤体微粒捕集系数的技术途径.研究结果可以为柴油机排气微粒壁流式陶瓷过滤体微粒捕集效率的定性与定量研究以及过滤体的结构优化设计提供依据.     

过滤体结构对柴油机微粒捕集器加热再生过程影响的数值研究

针对车用柴油机微粒捕集器过滤体孔道内的加热再生模型,采用数值模拟方法,对加热再生过程中过滤体孔道内微粒燃烧与壁面温度沿轴向分布以及过滤体结构参数对再生过程的影响规律进行数值研究。结果表明:过滤体的壁面温度从过滤体前端向后端依次升高,且整个过滤体的峰值温度出现在过滤体后端;较小的过滤体壁面厚度会增加过滤体前端的再生时间,缩短后端的再生时间;较小的过滤体长度及较大的过滤体孔道宽度都可使整个过滤体的再生时间缩短。研究结果可为微粒捕集器再生过程的优化提供重要的理论指导。     

柴油机微粒捕集器加热再生过程的数值模拟

基于车用柴油机微粒捕集器过滤体孔道内的加热再生模型,采用数值模拟的方法对加热再生过程中过滤体孔道内微粒燃烧与壁面温度沿轴向的分布规律以及不同再生条件下柴油机微粒捕集器再生过程的规律进行了研究.结果表明:过滤体的壁面温度从过滤体前端向后端逐渐升高,且整个过滤体的峰值温度出现在过滤体后端;提高过滤体初始温度,适当地增大再生气流质量流量、气流含氧量以及微粒沉积量都可加快再生过程,但过大的含氧量和微粒沉积量会造成壁面峰值温度过高,过大的气流质量流量会减慢再生过程.     

柴油机排气微粒过滤体微波加热再生过程的优化

利用微波加热柴油机排气微粒过滤体是一种有望解决过滤体热再生易损坏难题的新颖方法。本文针对自行设计的过滤体微波加热再生系统建立了一个 2维非稳态传热传质模型。模型考虑了再生过程中微波空间加热、二次空气、微粒燃烧等众多因素 ,并得到了实验验证。利用该模型研究了空气保温层、二次空气流速及含氧量、过滤体中微粒沉积量、微波功率及微波加热时间等因素对再生效率、再生速率、再生温度及再生时间等参数的影响。所获得的优化参数被用于实用装置的控制 ,使再生过程缩短到 5～ 7min,而再生温度被控制在可接受范围内     

柴油机微粒过滤器再生控制系统设计

针对柴油机微粒过滤器（DPF）难以实现自动再生问题,提出了利用AT89C52单片机实现可靠的DPF再生控制系统的解决方案,利用传感器和A／D转换电路设计了信号采集及处理单元,辅助设计了实时时钟电路和RS232串行通信电路,还特别设计了稳压电源模块．最后开发了系统软件,使系统能实行实时控制,保证了系统的自动化、智能化工作．实践结果表明该系统设计合理、运行可靠．     

柴油机微粒过滤器红外再生技术研究

提出采用红外技术对蜂窝陶瓷进行再生的新方法,并对红外再生的机理及其选择性加热的特点进行了分析.介绍了红外再生加热器,并在6110A柴油机台架上进行了红外再生试验.试验结果表明:红外再生效率高于90%,红外再生过程中蜂窝陶瓷内部各位置最高温度相差小,最高温度在800~1000℃,过滤体的温度梯度小于10℃/cm,红外再生技术符合蜂窝陶瓷的热再生要求;红外功率及再生气流对蜂窝陶瓷的最高温度及再生时间有显著影响,红外再生的可控性好.     

柴油机微粒捕集器泡沫型滤芯上气流压降特性研究

研究了柴油机微粒捕集器泡沫型多孔介质滤芯上的气流压降特性,提出了一种预测泡沫型多孔介质滤芯气流压降的理论模型.模型将泡沫型滤芯材料复杂的内部孔隙结构简化成规则布置的球形通道,直接以滤芯材料的孔隙率和平均孔隙直径为基本参数,同时考虑了流体流过滤芯时介质骨架表面对其的摩擦阻力作用以及介质骨架在流体中的形状阻力,并给出了描述多孔介质滤芯的压降特性关系式及式中渗透率和惯性项系数的计算方法.研究结果显示,对于壁流式滤芯来说,使用达西公式来描述气流通过过滤介质时的压降具有足够的精度,而通流式滤芯必须考虑气流惯性项的影响,公式对其具有良好的适用性.该文的研究结果可以作为DPF的设计和优化提供理论依据和参考.     

柴油机红外再生微粒捕集系统试验研究

开发了采用壁流式蜂窝陶瓷作为过滤材料,利用红外辐射及柴油机废气进行再生的新的柴油机排放微粒后处理系统.该系统具有结构简单、可靠性高、实用性好的特点.在6110A柴油机台架上对系统的样机进行了碳烟过滤特性及再生特性的试验研究.试验结果表明:系统的碳烟过滤效率高达95%,排气背压低,再生效率超过89%,工况适应性好.后处理系统通过废气流量及再生点背压对红外再生过程进行控制的方法是有效的.     

柴油机排放微粒后处理技术试验研究

介绍了两种柴油机微粒后处理技术 .一种是陶瓷过滤体微波再生技术 ,通过波导尺寸和再生腔的优化设计 ,使得微波传输效率高 ,微波在再生腔分布均匀 ,再生效率可以达到 90 %左右 ,并通过对二次空气的供给流量、供给时间、加热时间的优化 ,可以使再生持续时间减少到 7min.另一种是新近开发的柴油机后处理系统 ,即以不锈钢丝网过滤结合电晕荷电技术为微粒捕集方法及以压缩空气反吹结合旋风分离技术为丝网再生方法的后处理系统 ( ESSNF) ,61 1 0 A柴油机台架试验的结果证明此系统简单可靠 ,成本相对较低 ,平均过滤效率可达 60 % ,再生效率可达 80 % .     

含氧燃料添加剂对柴油机微粒排放的影响

研究了含氧燃料添加剂对柴油机微粒排放的影响。利用静电微粒筛选器和动力微粒筛选器对燃烧不同比例氧化燃料添加剂的柴油机废气中的微粒分布进行了测量。同时，还分别利用红外气体分析仪、火焰离子探测器和化学发光分析仪对相同样气中的一氧化碳、碳氢和氮氧化物的排放特性也进行了测量。研究表明含氧燃料添加剂对柴油机微粒的分布有影响，它能显著地降低碳烟的排放，而对一氧化碳、碳氢和氮氧化物的排放影响不大。     

瞬态工况下DPF温度特性的数值分析

在柴油机颗粒捕集器(DPF)使用的过程中,工况变换造成的排气热冲击会使其内部出现较大温度梯度,导致热应力破坏.为了避免DPF使用过程中的热应力破坏,以DPF为研究对象,利用对流传热原理建立了DPF温度传递模型,研究了入口流量、载体孔目数、载体长度和颗粒物沉积量对DPF温度特性的影响.结果表明:入口流量可以极大地影响DP...     

喷油助燃式微粒捕集器在公交车上的应用

柴油机具有高燃烧效率,但颗粒排放物却比汽油机高几十倍。目前控制柴油机颗粒排放最有效的方法是加装微粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)装置,然而其再生一直是一项尚未完全解决的难题。文章设计了一套旁通助燃式微粒捕集器装置,介绍了其结构和工作原理,进行了性能检测和实际公交车运行,给出了验证分析结果,证实该套装置实际应用的可靠性。研究结果具有一定的实用价值。     

微粒捕集器喷油再生过程柴油消耗量最优控制

基于喷油助燃过程的热工机理,建立柴油消耗量真实目标泛函,并采用泛函分析与自适应变尺度混沌免疫算法相结合的方法对其进行融合处理,得出能计算喷油助燃过程中燃烧器内的烟气最优升温速度曲线和柴油消耗量最优控制的目标函数.研究结果表明:随喷油助燃再生时间不同,柴油消耗量最优值呈先减小后增加的趋势,当再生时间由8.0 min减小为5.0 min时,对应的柴油消耗量增加0.29倍;对喷油助燃再生柴油消耗量实现最优控制后,喷油助燃再生过程柴油消耗量降低25％～35％.     

二元柴油液滴碰撞过程数值模拟

为研究发动机喷雾过程中柴油液滴碰撞的物理过程,基于流体体积法(VOF)建立了两相同尺寸柴油液滴碰撞模型,利用现有的试验数据对计算模型的准确性进行了验证.同时,开展了液滴对心及偏心碰撞过程的数值模拟,得到了聚合、分离、破碎3种碰撞结果及其区域分布的We-B图,探讨了碰撞过程中所发生的能量转化机制.结果表明:对心碰撞聚合与...     

可调式喷射器流场数值分析

建立了可调式喷射器的数学模型,使用FLUENT软件模拟了调节锥在不同位置的喷射器内部流场.结果显示,喷射器轴线上的压力在等截面混合室中呈线性增加;在扩压室的初始段升高迅速,中后段升高缓慢.混合室内中心部位的流速与边缘流速差异较大.调节锥轴向进入喷嘴喉部使激波位置移向上游,工作流量减少.     

柴油机缸内气体流动过程的数值计算

在柴油机纯压缩工况下,用KIVA－Ⅱ程序对不同几何形状燃烧室气流的运动进行数值计算。计算结果表明,燃烧室形状对缸内气体的运动有重要影响。中央突起缩口燃烧室和缩口ω燃烧室具有较高的涡流和挤流强度,并有较长的高涡流持续期。这两种燃烧室形状对加速柴油机的扩散燃烧具有重要意义。     

柴油机燃烧放热规律的数值模拟

提出一种将模拟退火算法和阻尼最小二乘算法相结合的改进算法,并将其用于零维燃烧模型的建立.以预测值和实测值的偏差及曲线的拟合优度为衡量标准,对改进算法和传统算法进行比较.结果证明,改进算法具有提高零维燃烧模型精度、减少计算时间及对初值的要求、避免病态矩阵和复数结果出现的优点.     

反应器内温度梯度对Taylor涡胞结构的影响

采用CFD技术,数值模拟了化学反应器中温度梯度对Taylor涡胞结构的影响特征,研究了径向温度梯度对轴向Taylor涡胞结构、强度及其临界雷诺数Re的影响特点.研究结果表明,径向温度梯度能抑制中部Taylor涡胞形成,致使系统的临界Re增加;随着径向温度梯度的增加,涡量向温度降低的方向迁移,涡量分布的径向梯度也随之增加;端部的Taylor涡胞强度最大,其集中涡量主要分布于内壁面,且有助于促进流体的热传递效果,中部的Taylor涡胞强度较弱,其对促进流体热传递的效果并不明显.     

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.