低负荷下天然气-二甲醚RCCI发动机燃烧和排放的仿真研究

利用发动机仿真专用软件CONVERGE,研究低负荷工况下当量比、二甲醚喷射比例以及发动机转速对天然气-二甲醚双燃料在分隔式燃烧室中反应活性控制压燃(RCCI)燃烧和排放等性能的影响。以单缸Ricardo E6/MS配备MK.V预燃室的发动机为对象建立仿真模型,通过文献中的实验结果验证了模型的有效性。仿真结果表明,当量比为0.28～0.35时,放热率曲线表现为单个主峰,当量比为0.4～0.5时,放热率曲线表现为双峰;当量比为0.45时,发动机的动力性和经济性较好,NO_x、soot、HC和CO这4类污染物的排放量总体处于较低水平;发动机指示热效率和IMEP都随着二甲醚喷射比例的降低而增加,但二甲醚喷射比例过低时又会出现失火现象,二甲醚喷射比例为15%时,发动机的动力性和经济性最好,且NO_x排放量最低,但HC的排放量较高;在低负荷工况下,转速升高会导致燃烧相位推迟以及燃烧效率降低,甚至出现失火现象,转速为800 r/min左右时,双燃料发动机的燃烧和排放性能都表现得更好。     

基于可视化系统的直喷天然气发动机喷射及燃烧特性研究

天然气作为一种最有前途的代用燃料在汽车发动机上的应用日益广泛。为提高天然气发动机的燃烧效率,采用缸内直喷技术;并通过位于喷嘴附近的火花塞点燃分层混合气,使天然气发动机在中低负荷下实现稀薄燃烧。对于直喷天然气发动机,研究喷雾贯穿距、喷雾锥角、循环波动和燃烧速度等喷射及燃烧特性具有重要意义。首先设计开发了用于观察天然气喷射及燃烧的可视化系统,拍摄不同实验条件下天然气喷射及燃烧过程。利用实验数据,分析了直喷天然气发动机的喷射及燃烧特性。     

丙烷预冷混合制冷剂液化流程中原料气与制冷剂匹配研究

针对高、中、低3种压力和2种成分组合而成的6种原料天然气,利用Aspen HYSYS流程模拟软件对丙烷预冷混合制冷剂液化流程(PPMR)进行了模拟研究,考虑了混合制冷剂高低压变化、混合制冷剂组分改变,从中获得了制冷剂组分与原料天然气Cp-T热力性质以及混合制冷剂高低压之间的相互关系.混合制冷剂组分的选择依赖于原料天然气Cp-T热力性质,而混合制冷剂高低压会影响制冷剂组分和流量.6种原料天然气在不同混合制冷剂高低压下的PPMR流程比功耗的比较结果表明:原料天然气的Cp-T性质是决定整个PPMR流程的功耗高低的关键因素,而混合制冷剂组分和高低压对系统功耗影响较弱.对于某一固定原料气,混合制冷剂的组分和高低压应当根据原料天然气进行合理选取以避免不必要的能耗增加.     

天然气-柴油双燃料柴油机性能试验的研究

本文探讨了天然气－柴油双燃料发动机混合气形成及燃烧的特点和机理。通过台架试验，对比分析了用双燃料运行与用纯柴油运行的性能差异，并分析了空燃比、引燃柴油量对双燃料发动机性能的影响。     

天然气掺氢火花点火式发动机排放性能研究

在一台天然气掺氢的火花点火发动机上,研究了掺氢比和过量空气系数对发动机排放性能的影响.结果表明,在掺氢比一定时,过量空气系数对 HC、CO、Nox 和 CO2排放有较大的影响.在相同过量空气系数下,随着掺氢比的增加,HC 排放量有所降低,特别是稀燃下的 HC 排放量大幅降低.Nox排放量随掺氢比的增加而增加,而 CO2排放量随掺氢比的增加而减少.掺氢后,发动机的稀燃极限有所提高,稀燃条件下发动机的HC、CO、CO2 和 Nox的排放量比较低.     

仪器分析在环境监测中的应用研究

通过对气相色谱法、等离子发射光谱以及原子吸收光谱法的基本原理进行研究,分析了它们在环境监测中不同的应用,以供同行参考。     

天然气发动机动力性恢复研究

通过控制装置转换两用燃料来恢复发动机的动力性。在对两种燃料进行了性能对比试验后,分析并确定了转换点对应的节气门开度。然后进行燃料转换试验。研究结果表明：天然气汽油转换发动机运转稳定,最佳的转换位置是50％节气门开度。开度低于50％时,发动机燃用天然气;高于50％后,燃用汽油以恢复动力性要求。转换前后发动机排放分别接近燃用天然气和汽油的排放量。     

纵向直进气道电喷天然气发动机进气过程的数值模拟

提出了渐缩形直进气道发动机的进气过程的多维数值解析方法，探明了气缸内纵向滚流的存在，通过与实验结果对比，验证了该计算方法的可行性。在此基础上，考察了渐缩形直进气道应用于多点电喷(MPI)天然气发动时，天然气喷射后进气岐管内的天然气浓度场和压力场，以及随后天然气—空气混合气在气缸内的质量分布和速度分布。结果表明，若仅把MPI汽油机的喷油器用天然气喷射阀更换，大量的天然气喷到进气阀后反射，造成天然气发动机进气岐管内的燃料浓度场、压力场与MPI汽油机明显不同；并且进气阀被打开后，先期吸入气缸的天然气在纵向滚流的作用下被挤向进气阀底部下方，与后期吸入气缸的空气形成明显的分层充气构造。     

城市天然气置换焦炉煤气低压混烧技术研究

结合天然气置换过程中涉及的用户停气、低压放散、工作量大等实际问题,对焦炉煤气与天然气的燃烧速度和气体流速进行了理论计算及燃烧试验,得出了在一定压力范围内焦炉煤气与天然气低压混烧技术。     

天然气发动机燃烧和排放数值模拟与试验研究

针对一台燃用天然气的自然吸气汽油发动机,应用CFD三维计算软件CONVERGE建立了燃烧过程和氮氧化物生成的仿真计算模型,模拟了天然气发动机的燃烧和NOx排放物的形成,并对计算结果进行了试验对比和验证.研究结果表明,CONVERGE软件建立的模型能够对燃烧过程和氮氧化物排放量进行较为准确的计算,缸内压力曲线与NOx排放量与试验结果吻合较好.     

基于多目标的城市交通微循环系统优化模型研究

定义了交通微循环系统的概念,在此基础上分析了交通微循环功能特性,从分流干道交通、疏解交通拥堵、提供安全舒适出行的目标出发,构建了交通微循环多目标的双层规划模型,并运用多目标协同优化方法分析优化目标.上层模型在满足路段饱和度和最大改造能力的约束条件下,使交通微循环的可达性最高、投资费用最省、环境影响最小;下层模型采用动态均衡模型对交通流进行配流.并运用遗传算法对模型进行了求解.