Effect of heat transfer space non-uniformity of combustion chamber components on in-cylinder soot emission formation in diesel engine

Combustion chamber components (cylinder head, cylinder liner, piston assembly and oil film) are treated as a coupled body. Based on the three-dimensional numerical simulation of heat transfer of the coupled body, a coupled three-dimensional calculation model for the in-cylinder working process and the combustion chamber components was built with domain decomposition and boundary coupling method, in which the coupled three-dimensional simulation of in-cylinder working process and the combustion chamber components was adopted. The simulation was applied in the influence investigation of the space non-uniformity in heat transfer among combustion chamber components on the generation of in-cylinder emissions. The results show that the space non-uniformity in heat transfer among the combustion chamber components has great influence on the generation of in-cylinder NO _x emissions. The heat transfer space non-uniformity of combustion chamber components has little effect on soot formation, and far less effect on soot formation than on NO _x . Under two situations of different wall temperature distributions, the soot in cylinder is different by 1.3% when exhaust valves are open.     

燃烧室形状对天然气发动机缸内流动和燃烧过程的影响

结合4102低排放天然气发动机的开发,应用FIRE软件对4102发动机原燃烧室和2种新的燃烧室设计方案(楔形和弧形燃烧室)进行了建模和仿真计算,对比分析了燃烧室形状对缸内流动和燃烧过程的影响。结果表明,弧形燃烧室效果最好,与原燃烧室相比,在点火时火花塞附近气流速度低,初期火焰核心稳定,火焰传播速度快,燃烧持续期短,缸内最高压力比原始燃烧室提高12.7%,有利于提高天然气发动机性能。     

神经网络在船舶柴油机NOx排放特性预测中的应用

为了预测船舶柴油机N0x排放特性,从初始权值的选取及学习率动态优化对BP算法进行了改进,通过改进的均匀试验设计法,对少量具有代表性、易于测试的工况进行N0x排放测试,利用BP神经网络建立了船舶柴油机NOx排放特性预测模型并进行了计算,与实测的4种工况进行比较.结果表明,第1工况的N0x排放浓度相对误差为3.7%,N0x比排放的相对误差为4.3%,而其他各工况的N0x排放浓度相对误差在2.4%以内,NOx比排放相对误差在2.9%以内.因此,该模型预测精度较高,与试验结果吻合良好,能有效地预测船舶柴油机N0x排放特性.     

天然气组分变化对内燃机燃烧及排放特性的影响

根据我国天然气组分变化的情况,研究了天然气组分变化时,燃料的低热值、理论空燃比和燃烧热的变化,由计算、试验结果讨论了在过量空气系数为1时火焰绝热温度、CO2、CO和NOx排放特性随H／C比的变化,并分析了天然气中的乙烷、丙烷、丁烷、N2、CO2和H2含量的变化对华白数和燃烧势的影响．同时将分析的结果与我国的汽车用压缩天然气标准中的技术要求进行了对比,发现了一些有趣的现象．     

高压共轨直喷柴油机缩口燃烧室内混合气形成的多维数值研究

改进设计了高压共轨直喷式柴油机缩口型燃烧室,利用FIRE软件针对不同燃烧室结构对燃烧室内气流特性的影响进行了多维数值模拟。研究了高压共轨喷射系统与缩口直喷式燃烧室匹配时不同喷射参数对燃烧室内流场、浓度场和温度场分布特性的影响,以及混合气形成过程的微观特性。研究结果表明:改进后的缩口直喷式燃烧室能够合理地利用喷雾的动能,提高燃烧室内的气流强度及其保持性,从而加强燃烧开始后燃油与空气的混合能力,促进扩散燃烧过程。因此,合理的燃烧室形状配合喷射时刻和压力的有效控制能在提高发动机性能的同时降低排放,是高压共轨直喷式柴油机实现高效率低排放的有效途径。     

浅形缩口直喷式柴油机燃烧室结构特点及其对排放特性的影响

利用AVL公司的FIRE软件对重型车用柴油机缩口直喷式燃烧室内的气体流动特性进行了数值模拟计算。引入涡流强度保持性的概念 ,计算分析了不同缩口直径对燃烧室内涡流强度保持性的影响。在此基础上 ,对不同缩口直径燃烧室进行了喷射系统参数的优化匹配试验研究。结果表明 :采用缩口直喷式燃烧室结构可有效组织燃烧室内的气流运动 ,并能与喷射系统参数进行优化匹配 ,在保持动力性和经济性基本不变的条件下有效地改善柴油机的排放特性     

浅形缩口直喷式柴油机燃烧室结构特点及其对排放特性的影响

利用AVL公司的FIRE软件对重型车用柴油机缩口直喷式燃烧室内的气体流动特性进行了数值模拟计算。引入涡流强度保持性的概念，计算分析了不同缩口直径对燃烧室内涡流强度保持性的影响。在此基础上，对不同缩口直径燃烧室进行了喷射系统参数的优化匹配试验研究。结果表明：采用缩口直喷式燃烧室结构可有效组织燃烧室内的气流运动，苷能与喷射系统参数进行优化匹配，在保持动力性和经济性基本不变的条件下有效地改善柴油机的排放特性。     

O2/CO2气氛下O2,CO对NO排放特性影响的实验研究

在气体煤粉携带炉试验系统上,对O2/CO2气氛和空气气氛下煤粉燃烧的NO排放特性进行了研究。实验结果显示,O2/CO2气氛下,烟气中NO沿程和最终浓度比常规煤粉燃烧低1/4~1/3,当O2浓度从21%增加到30%时,NO的最终排放浓度增加到原来的2倍。从理论上对O2/CO2气氛下NOx的生成和破坏机理进行了探讨,分析了O2,CO的浓度对NOx排放特性的影响规律。     

喷淋方向对喷淋室内气-水热质交换的影响研究

为提高喷淋室的传热传质效率,采用数值模拟方法,开展上喷式、下喷式两种立式喷淋室内水滴运动规律,及气-水热湿传递效果的对比研究。研究发现:在初参数完全相同的情况下,上喷式喷淋室中水滴的停留时间比下喷式多停留4.7 s,上喷式喷淋室中水滴从温排风中吸收的热量较下喷式高3 K,说明向上喷淋比向下喷淋的传热传质效率更高。     

金属喷射成型过程沉积坯的生成及其传热过程研究

通过概率模拟的方法,建立了金属喷射成型过程中大量金属液滴的统计模型.应用该模型对喷射成型过程中钢液的喷射过程进行了研究,给出了在喷射过程中不同尺寸液滴的分布,以及不同液滴产生的位置、初速度分布.通过大量液滴的统计,确定出整个喷射过程液滴的产生、运动和传热情况,为进一步研究液滴在沉积面上的沉积情况提供前提和依据.     

肋对套管内导热和对流耦合换热的影响

数值模拟了带均布纵肋同心套管内的三维导热和对流耦合换热，研究了肋高及肋数对摩擦阻力系数和平均Nusselt数（Nu）的影响．结果表明，肋高和肋数的变化对摩擦阻力系数和平均Nu都有显著影响，平均Nu随着肋数的增加有最大值；入口段Nu随肋高的增大而增大，充分发展段的Nu也随着肋高的增大而增大．     

汽化潜热和黏度对含氧燃料喷雾特性影响研究

以复合进气转子发动机为研究对象, 构建并验证了适用于转子发动机工作过程的CFD模型, 探究了周边气道形状对转子发动机性能的影响. 通过数值模拟的方法, 对不同周边气道形状下氢气/汽油双燃料转子发动机的缸内流场和燃烧过程进行了研究. 研究结果表明: 进气后期缸内混合气受挤压作用出现回流现象, 且此时的周边进气口面积越大, 混合气的回流现象越明显; 在上止点附近缸内会形成与转子运动方向一致的单向流; 周边气道形状对点火时刻缸内混合气流速的影响不大, 与气道形状为圆形时相比, 当气道形状为三角形时, 点火时刻缸内湍动能增加26.91%, 峰值缸压提升了5.87%, 同时, 较高的缸内温度导致NO_x生成量增多.

     

Effects of mixture inhomogeneity and combustion temperature on soot surface activity and soot formation in diesel engines

The soot surface growth plays significant role on the soot mass accumulation,which starts with H(hydrogen)atom abstraction forming activated soot surface sites,and is followed by the acetylene addition process.In this study,the effect of the mixture inhomogeneity and combustion temperature on the soot surface activity and soot formation was investigated by developing a new multi-step phenomenological(MSP)soot model of diesel engines.A new detailed soot surface growth mechanism was proposed by correlation analysis of combustion parameters with soot formation.The inhomogeneity coefficient of soot surface activityαCH and the specific rate of soot surface growth R CH were derived to highlight the effect of inhomogeneity of mixture and combustion temperature on soot formation.The predicted diesel engine-out soot agreed well with experimental findings in wide ranges of combustion conditions.In the case of lower engine load with single fuel injection and higher EGR(exhaust gas recirculation)rate,it had quiet homogeneous mixtures before ignition when the combustion temperature dominated the soot surface activity.At medium engine load with multi-pulse fuel injections,it got mixture slightly stratified before ignition and revealed that the mixture inhomogeneity became more dominated on soot surface activity than the combustion temperature.An increased soot surface activity led to increased soot emission.Under the full engine loads with single fuel injection but quite high boost pressure over 0.4 MPa,it led to the combustion conditions of higher mixture density and higher mixture heat capacity,which benefits the mixture homogeneity.The decay rate of soot surface activity became lower due to the decreased combustion temperature and the soot surface activity decreased due to improved mixture homogeneity.In addition,the lowered intake oxygen concentration due to usage of EGR played a role to lower the specific rate of soot surface growth R CH,but to increase the soot surface activityαCH.     

发动机缸体冷却液流动传热的三维CFD模拟

针对发动机冷却系统优化设计中存在冷却液的三维流动与传热的问题，为了提高发动机的冷却效率、降低高温零件的热负荷、实现整机的热量分配和热量利用，以4缸发动机为研究对象，利用计算流体动力学 (CFD)软件STAR-CD，对发动机缸体冷却水套内冷却液的流动和传热进行三维数值模拟.通过CAD建模、计算网格划分和给定边界条件，进行数值计算，给出了发动机冷却水套内冷却水的流场、压力场及表面传热系数分布，为进行发动机冷却水套内冷却液的流动和传热分析以及冷却水套的优化设计提供了理论依据.     

长一维直通式辊底加热炉内传热数学模型研究

通过分析ＣＳＰ工艺中直通式辊底加热炉的热工及结构特性,采用地建立炉内辐射换热数学模型,与加热炉内连铸坯及炉衬的一维导热方程相耦合,建立长一维直通式辊底加热炉炉内传数学模型,通过对数注解,研究分析了不同的薄板坯移动速度及 种对加热炉炉内温度分布的影响。     

立式喷淋室内气-水逆流热湿交换的唯象研究

针对湿空气与喷淋水传热传质的问题,在唯象模型和实验分析上做了一些研究。首先以不可逆热力学理论为基础,建立了描述系统内部传热传质的唯象模型。其次针对不同温度下的入口喷淋水和空气影响规律,运用唯象方程组进行分析,发现在本实验的研究条件下,基于唯象模型的推动力研究与实际工程的参数变化趋势基本吻合,说明该理论模型基本可靠,可用于分析湿空气与喷淋水的传热传质研究。     

3″硅片CVD外延电阻丝辐射加热物理基础及升温瞬态过程分析

本文论述了关于ＵＨＶＣＶＤ系统电阻丝辐射加热装置传热规律的物理基础；并利用它们对硅片升温的瞬态过程进行了研究，取得了与实验相近的结果．这为ＵＨＶＣＶＤ硅低温外延时控制硅片温度提供了理论根据．