一种适用于柴油机结构温度场计算的缸内传热模型

基于量纲分析式h(Ф,i)=C(Ф)d-0.2 p0.8 w0.8 T-0.8μ-0.47eλ0.67ec0.33p分析了柴油机的缸内三维局部传热情况,其特征参数选取缸内瞬态流动传热参数,并通过Woschni模型计算传热总量,在每个曲轴转角条件下,保证局部传热计算中对全部壁面网格热流求和所得传热总量与Woschni模型的计算值相等,以确定待定系数C(Ф).同时,将改进的缸内传热模型应用于一款单缸水冷自然吸气式四冲程直喷柴油机的缸内传热计算,所得模拟结果与实验结果吻合.     

G4135柴油机辐射多区多维模型（Ⅰ）

对G4135直喷式柴油机建立了一个辐射多区多维模型,包括缸内工质的几何空间模型,辐射温度模型,辐射发射系数,吸收系数以及燃料油滴的散射系数模型,分析讨论了燃烧工质的辐射吸收效应,并结合实验数据进行编程计算,其结果及其变化趋势与实验相吻合,为缸内辐射流流量分布计算提供依据。     

燃烧室型线对缸内燃烧和辐射传热影响的计算分析

应用CFD数值软件Fluent对135直喷式非增压柴油机缸内燃烧过程和辐射传热进行数值模拟.模拟分析了缩口、直口、扩口三种燃烧室线型对于压力场、速度场、温度场和辐射换热的影响.最后对计算结果进行了深入地分析,总结了柴油机燃烧室型线对燃烧过程和辐射换热影响的规律.     

柴油机燃用纳米CeO_2催化柴油的缸内碳烟分布

利用缸内燃烧可视化技术研究了催化柴油的碳烟生成过程和浓度分布规律,并分析了高压共轨柴油机燃用催化柴油的燃烧特性和烟度排放.结果表明:随着CeO_2质量浓度的增大缸内燃烧时碳烟火焰出现位置提前,消失的时刻更早;与燃用纯柴油相比,催化柴油的缸内碳烟生成区域减小,碳烟浓度降低,碳烟面积占有率比较小,而柴油机排气烟度有所降低,且随着负荷的增加改善效果更明显;纳米CeO_2颗粒会改善燃油燃烧过程并提高放热速率,柴油机燃用催化柴油后燃烧始点提前,缸内压力峰值、放热率峰值和压力升高率峰值均增大,且对应相位更加靠近上止点.     

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.     

初始条件及喷雾对柴油机缸内流动影响研究

将柴油机缸内气体与整个燃烧室部件(气缸盖-气缸套-活塞组)作为一个耦合体,在对耦合体进行传热数值模拟的基础上得到缸内流动计算的壁面边界条件.利用大型通用CFD软件STAR-CD及ES-ICE对6110柴油机缸内三维非稳态流动进行数值模拟研究,着重分析不同初始条件及燃油喷射对缸内流动的影响.研究结果表明初始条件在柴油机进气过程缸内流场多维计算中主要影响流场的流动状态,特别是涡团形状和中心位置;喷雾过程中燃油的喷射流动直接影响到缸内的流场分布.     

柴油机缸内局部瞬态对流换热的模型预测

在电机倒拖运行内燃机传热模型的基础上，考虑实际柴油机着火工作时燃烧放热率及燃烧引起的紊流运行对缸内传热的影响，发展了一个柴油机燃烧室局部瞬态对流换热预测模型，模型数值计算采用了ＳＩＭＰＬＥ算法，与不同转速，负荷，进气涡流比和压缩比时传热率的实测结果表明，本文着建立的模型能较好的预测不同参数变化时的局部瞬态对流换热。     

基于Fluent的柴油机缸内辐射换热分析

采用三维CFD软件,以135直喷式柴油机为对象,运用多维燃烧模型,对缸内燃烧过程进行数值模拟。在设定工况下,模拟出在给定的曲轴转角下火力面的辐射热流分布,然后计算并比较了不同工况下的辐射换热量。结果表明Fluent所提供的燃烧模型可以作为预测柴油机缸内燃烧的一种有效手段,并为进一步研究同类型柴油机的燃烧性能提供了依据。     

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...     

空气载能辐射空调末端系统辐射传热简化算法研究

空气载能辐射空调末端系统是近年来出现的一种以空气为载能媒介,孔板为末端的新型辐射末端系统.为了研究孔板末端的辐射传热特性,本文通过建立房间稳态传热模型,基于传热学基本理论,首先分析了以金属平板为辐射末端的顶板辐射空调系统中,顶板与各围护结构表面间不同温差下的辐射传热特性,并在此基础上进一步分析了空气载能辐射空调孔板末端的辐射传热问题,最终得到一个孔板辐射简化传热公式.通过实验验证,该方法具有足够的合理性和可靠性.     

基于P_n近似方法的消防水幕辐射传输模拟分析

水幕系统对火焰辐射衰减问题包含了气体、水滴粒子、不完全燃烧产生的炭黑粒子等吸收、散射以及液滴蒸发吸热等过程。针对此问题,本文首先采用Mie散射理论与有效介质理论相结合,建立了水滴粒子以及炭黑掺杂混合液滴的吸收散射特性参数计算模型;在此基础上,考虑燃气辐射吸收作用,采用球谐函数法构造了多层半透明水幕介质的辐射传输计算模型。利用该模型分析了载液量、液滴粒径、水滴蒸发、粒子混合等因素对辐射衰减能力的影响。     

多参数对柴油机缸内瞬态传热影响的实验研究

进行了转速、平均有效压力、压缩比、进气温度和冷却水温对柴油机缸内瞬态传热影响的实验研究．试验在柴油机燃室壁面６个位置各安装１支快速响应薄膜式热电偶，在对应各测点沿竖壁一定深度布置镍铬一镍硅普通热电偶，分别测量壁面瞬态温度和坚壁一定深度位置的平均温度．在实测基础上以温度为边界条件，根据一维导热模型计算瞬态传热率．文中对实验结果作了扼要分析，得出了多参数对瞬态传热影响的基本规律．     

内燃机工作过程多维模型计算机仿真平台设计与实现

设计了内燃机工作过程仿真集成化PC平台.以缸内流体动力学为基础,耦合反映缸内工作过程的喷射、燃烧和碳烟生成等子模型构建了平台的多维模型;通过设置Compaq Visual Fortran软件的双精度运行环境,在PC微机上成功编译了KIVA-3V源代码;然后通过设计可视化模块,实现了平台计算与可视的集成化功能.试验分析表明:仿真平台能模拟内燃机缸内工作过程,准确反映客观物理因素对工作过程的影响,仿真误差小于5%,可以在内燃机行业推广.     

柴油机燃用乙醇-柴油-汽油混合燃料的试验研究

以汽油为助溶剂配制出均匀稳定的乙醇-柴油-汽油混合燃料,在单缸四气门135柴油机上对燃用不同配比混合燃料及使用不同油嘴型式进行了性能试验。结果表明:燃用适当配比的乙醇-柴油-汽油混合燃料,柴油机动力性、经济性基本不变,碳烟和NOx排放下降明显;着火滞燃期延长,缸内平均温度下降,燃烧速率加快,燃烧持续期缩短;当使用HL伞喷油嘴燃用E20G15燃料时,着火滞燃期进一步延长,油气混合速率和混合气均匀度明显提高,在整个工况范围内,气缸压力和缸内平均温度均较低,碳烟和NOx排放同时降低,其燃烧过程具有明显的热预混合燃烧特征。     

柴油机纯氧燃烧过程及缸内喷水影响的模拟研究

针对高压共轨柴油机搭建流体动力学仿真模型,研究不同进气氧体积分数对柴油机纯氧燃烧过程的影响,并验证缸内喷水对热效率的优化能力。结果表明,氧含量的提高增加了缸内比热比,使压缩行程缸内压力及温度提高,并促进缸内燃烧反应,进一步提升缸内湍流强度,燃烧相位提前;在5℃A ATDC(上止点后)向缸内喷入160℃的高温高压水,可实现对缸内燃烧过程的控制,并通过吸收燃烧放热、汽化膨胀,推动活塞做功,可提高热效率约3.75%。     

EGR对柴油机燃烧影响模拟

 废气再循环（EGR）作为控制缸内NOx生成的一项技术已广泛应用在现代直喷柴油发动机上。但EGR对氮氧化合物（NOx）、碳烟（Soot）排放的影响原因尚未被完全理解。为了全面分析EGR的特性,建立了基于GT-POWER的柴油机仿真模型。根据柴油机的基本结构,该模型为带有EGR系统的增压直喷柴油机一维流体动力学循环仿真模型。在分别固定进气压力和空燃比两种情况下,对EGR影响柴油机燃烧的特性进行了研究。结果表明,在恒定进气压力和EGR温度的情况下,随着EGR率的升高,缸内压力升高率减小,最高缸内爆发压力降低,燃烧放热始点推迟,燃烧峰值放热率升高。EGR导致Soot升高燃油经济性降低。在恒定进气空燃比和EGR温度的情况下,随着EGR率的升高,缸内压力的升高使燃烧放热始点提前,废气的惰性气体特性延缓燃烧成为次要因素。EGR的加入使燃烧恶化放热率降低。缸内的燃烧温度降低,减少了NOx的生成。小EGR率可以改善Soot的排放情况。所以在不同的边界条件下引入EGR的作用不同,在EGR控制策略中,利用控制进气空燃比的EGR控制方法并没有完全利用EGR特性,应该形成分别控制空气质量流量和EGR率的气路控制策略。在恒定EGR率的情况下,EGR温度的升高缩短了燃烧滞燃期,燃烧始点提前放热率峰值降低。最终缸内气体温度升高,NOx排放升高,Soot有轻微的改善,表明为了更好控制EGR系统,应对EGR温度进行控制。     

FVM结合PDF方法研究湍流射流火焰中的辐射换热

为了考察湍流燃烧过程中的辐射换热效应，用有限体积和概率密度函数输运方程求解相结合的方法模拟了湍流自由射流火焰中的辐射换热，并对湍流辐射交互作用进行研究．计算结果表明，辐射换热作用将使火焰的温度有所降低；湍流辐射交互作用使辐射换热有较大幅度的增强，需要在辐射换热计算中予以考虑．     

固定床与平板表面导热、对流和辐射复合传热的理论研究

研究高温固定床壁面或埋设平板表面附近受迫对流换热；计算结果表明当对流－辐射参数或传导－辐射参数减小，或雷诺数增加时辐射换热速率随之增加；辐射对导热、对流的影响由颗粒所吸收的净辐射能的符号所决定；床和平板的辐射特性及热流方向对传热也有影响。     

均匀介质参与体系辐射换热的直接矩阵解法

引入了表面发射率、几何平均透过率等矩阵参量来描述有介质参与的辐射换热体系,基于介质内辐射传递方程以及体系的辐射能量平衡方程组,提出了求解介质参与辐射体系的矩阵直接解法,导出了直接计算净辐射换热量及温度的显式矩阵方程·