二甲基醚发动机工作过程的数值模拟研究

以二甲基醚着火反应机理和热力学燃烧模型为基础,建立了二甲基醚着火数据库及发动机工作过程的数学模型,藉此进行了发动机的循环模拟计算．计算结果与验证实验结果对比表明,Wiebe模型、Watson模型和Whitehouse-Way模型均可应用于二甲基醚发动机工作过程的模拟计算．应用化学反应动力学模型对DME发动机着火过程模拟计算结果所建立的着火数据库表明,滞燃期是缸内温度、压力和燃空当量比的函数,在一定的燃空当量比范围内,着火滞燃期随燃空当量比增大而变小．而采取将着火数据库与Watson燃烧子模型相耦合的模拟计算能够与实验结果相吻合。     

柴油机高压燃油泵的改进设计研究

采用轴对称有限元分析方法，对燃油泵柱塞和柱塞套的工作变形进行了分析，针对普通燃油泵因燃油渗漏而难以建立高燃油压力的问题，利用柔性可变截面控制技术，对燃油泵柱塞偶件进行了改进设计研究。研究结果表明，改进后的油泵柱塞副的配合间隙可随燃油压力而变化；在燃油压力升高时，配合间隙呈现出逐渐减小的趋势。     

6BT高强度球铁曲轴试验与计算研究

将试验和有限元计算相结合，分析比较了东风康明斯6BT发动机由三种不同球铁型号材质所加工出的6BT曲轴的疲劳强度及安全系数，探讨不同的材质、不同的加工方法及强化工艺对6BT球铁曲轴性能的影响，为选择合适的球铁材料及提高6BT球铁曲轴的机械性能提供了依据。     

高涡流中燃油喷雾混合的数学模型研究

本文应用紊流射流的积分方法建立了高涡流中燃油喷雾混合的数学模型。针对Cummins模型存在的喷雾混合率计算偏低的问题、借助于对Prasad试验数据的回归分析,提出了一种新的无因次速度和浓度相似分布剖面。利用本模型所作的参数分析表明,模型计算结果与实测数据比较吻合。     

燃油预热改善直喷柴油机性能与排放研究

为了在传统柴油机上实现同时降低NOx和碳烟排放的准均质预混合燃烧,采用在高压油泵后加热流经高压油管柴油的方法,在一台单缸柴油机上就高温柴油对发动机燃烧和排放的影响开展了台架试验研究．通过在进气中添加低比例的二氧化碳气体,对采用燃油加热实现柴油准均质混合气压燃燃烧过程进行了探索性研究;同时应用KIVA3V对高温燃油喷射对混合气形成的影响进行了模拟研究．结果表明：高温燃油能够促进喷雾雾化和预混合气的形成,且对应一个最佳的温度范围,通过适当增大供油提前角到上止点前32°,采用大流量的多孔喷嘴缩短喷射持续期,以及进气中添加少量二氧化碳等措施,可以实现直喷式柴油机准均质预混合燃烧,达到同时降低NOx和碳烟的目的．     

二甲醚气泡生长与破碎的数值模拟研究

编写了一个可用于模拟均匀过热液体内部气泡生长过程的计算程序, 利用过热水中气泡生长的实验数据对计算程序的有效性进行了验证. 结果表明, 模拟计算结果与实测数据吻合较好. 在准确计算二甲醚各主要热物性参数的基础之上, 利用该计算程序对二甲醚在闪急沸腾条件下的气泡生长过程进行了数值模拟研究. 在综合考虑压力、表面张力和黏性应力对气泡生长不稳定性的影响之下, 采用线性稳定性分析方法, 推导得到了可描述气泡生长不定稳性的色散方程, 建立了新的气泡破碎准则. 研究结果表明, 气泡Weber数和气泡的体积分数越大, 气泡越不稳定; 气泡破碎时间将随着气泡生长速度的增大或者初始油滴/气泡半径比的减小而缩短.     

低粘度液化燃油在油泵偶件环隙中泄漏的研究

针对低粘度液化燃油（如液化石油气、二甲醚等）在高压燃油泵柱塞偶件环形缝隙中存在较严重燃油泄漏的问题,提出了定量分析其燃油泄漏的数学模型与计算方法;以液化燃油二甲醚为例,运用有限元分析软件,对高压燃油泵柱塞的变形及其偶件配合面环带间隙中的燃油泄漏,进行了液固耦合计算分析,提出了解决低粘度液化燃油泄漏问题的技术措施．     

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．     

DME发动机准维直喷燃烧模型

为了能够预测二甲醚(DME)燃料缸内直喷燃烧及排放过程,基于该燃料气相喷雾雾化模型,推导出DME准维燃烧分区模型.通过气相射流模型对缸内情况进行分区,采用CHEMKIN库函数求解每个区化学反应速度.模型基于DME详细化学反应机理(包含79个物种、399步基元反应),采用DVODE算法对微分方程组进行求解,能够对DME着火过程进行模拟,并且能够对多种排放物(CO,NOz等)进行模拟预测.