柴油机选择性催化还原后处理系统的数值模拟

通过耦合化学反应动力学和计算流体动力学的方法,对以32.5％尿素水为柴油机选择性催化还原系统进行了数值建模.在验证了计算模型可行性的基础上,数值解析了4种尿素水的添加方案对还原系统的影响.结果表明:CFD模拟计算结果与发动机台架试验结果相吻合;采用孔式喷油器进行尿素喷射,氮氧化物还原效率要高于轴针式的;喷油器孔数越多,还原剂分布越均匀;沿着排气管轴线逆向喷射要优于垂直排气管壁喷射.     

柴油机选择性非催化还原NO_x系统的数值模拟

柴油机尾气中的氮氧化物(NO_x)已成为城市空气的主要污染源,以40%甲胺(CH_3NH_2)水溶液为还原剂的柴油机选择性非催化还原NO_x系统的数值模拟,对解决在用柴油车尾气净化具有重要的指导意义。文章运用甲胺—选择性非催化还原技术,通过柴油车的发动机台架试验,建立了甲胺的13种物性参数数据库,将CHEMKIN建立的描述该还原过程的气相化学反应机理等文件导入到软件FireV2011中,数值模拟了SNCR系统的还原过程。结果表明:柴油机SNCR试验系统随发动机排气温度的上升,NO_x中的NO的还原率迅速提高,最高NO转化率可达到70%;数值模拟计算的NO转化率为65%,表明了文章模拟计算方法的可行性;随着反应时间的增加,NO浓度逐渐降低,表明从还原剂喷射开始的一个反应周期内,NO进行了充分的还原反应。     

F912Q柴油机喷油、燃烧、排放的多维仿真研究

利用KIVA-3V程序对F912Q风冷、直喷柴油机进行了仿真研究.仿真计算采用三维网络结构,计算区域包括进气道、进气阀、气缸、排气阀、排气道.仿真计算得到的缸内压力-时间曲线和排气污染物各成份分别与试验数据进行了对比,结果表明仿真计算可以较好地再现实际的发动机工作过程.在此基础上,利用KIVA-3V程序研究了涡流强度以及喷雾锥角对燃油喷射、蒸发和油气混合过程的影响.仿真结果表明:通过适当加大涡流比可以显著促进燃油蒸发和油气混合过程;喷雾锥角对发动机蒸发和燃烧过程有显著的影响,存在一个最佳的喷雾锥角使上述过程达到最优.     

柴油机电子油门系统的优化设计

比较了不同油门机构方案的特点,分析了采用连杆机构的电子油门机构各零件的设计准则,并完成了其零件的几何参数确定、零件设计和强度校核,这种综合应用了CATIA、Mat-labSimulink和MSC.Adams等设计辅助软件进行的系统优化设计可以对设计方案进行综合分析和快速修改,大大缩短了设计周期。介绍了电子油门试验系统的组成,进行了电子油门系统的台架和实车试验。试验结果表明,所设计的系统具有优良的随动和调速性能,装有该电子油门系统的机械式自动变速系统不但可以获得良好的乘坐舒适性,还可以大大减少离合器主、从动盘同步的时间,提高了离合器的使用寿命。     

非线性系统PID控制器的优化设计

借助MATLAB中非线性控制设计模块(Nonlinear Control Design Blockset)，实现了非线性控制系统的PID控制器的优化设计。仿真结果表明，该方法简单、有效。     

新型梭式结构止回阀的数字仿真与结构优化

根据第三代核电技术AP1000中非能动堆芯冷却系统对低压差开启止回阀(开启压力≤0.03MPa)的技术要求,针对现有旋启式止回阀的结构特点及其在反向压力高、流速快的工况下易发生撞击,引起阀瓣损坏和产生较大噪声的缺点,设计了一种新型梭式结构止回阀。介绍了该阀的基本结构和工作原理;分析了阀内部的湍流特点和基于Reynolds平均法的湍流时均控制方程,并运用计算流体动力学软件中的不可压缩流体流动的标准k－ε模型对梭式止回阀进行了数字仿真;提出了以压力损失最小为目标,对支承架开设泄流孔、减少阀体直径突变和在阀芯增加外弧面的结构优化方案,仿真结果表明优化后压力损失减小了21％。     

基于响应面和遗传算法的翼型优化设计方法研究

文章针对气动优化设计中高效率和高精度的矛盾,综合响应面方法和遗传算法的优点和不足,采用多项式响应面模型代替原始遗传算法中计算量庞大的目标特性分析模型,建立了多项式响应面模型和遗传算法相结合的翼型优化设计方法,在采用N-S方程进行气动求解达到较高的精度情况下,求解次数显著减少,优化效率大大提高。研究了设计变量对优化设计效率的影响,文中方法在较少设计变量、较少N-S方程求解次数情况下,即可得到满意的优化设计结果。设计区间对响应面模型精度的影响显著,合适的设计区间既可保证模型精度,减少响应面预测结果和CFD计算结果的偏差,又可获得最佳优化结果。文中方法适用于翼型的单设计点和多设计点优化设计问题,具有原理简单、适应面宽、快速易行,且精度高等特点,可广泛应用于工程设计问题中。     

车辆选择性催化还原系统固态还原剂分解特性

通过理论分析、热重实验、平衡压实验,对比了碳酸氢铵、碳酸铵、氨基甲酸铵3种铵盐的氨含量、分解温度、分解速率等特性。得出以下结论:氨基甲酸铵的氨含量最高,碳酸铵次之,碳酸氢铵最小;氨基甲酸铵和碳酸铵在室温下就开始分解,碳酸氢铵加热到100℃时只分解了5.6%;氨基甲酸铵在低于90℃时比碳酸铵分解速率快,在相同时间和温度下,氨基甲酸铵能产生更多的氨气;碳酸铵和氨基甲酸铵的分解平衡压相当,两者都是SCR系统还原剂的优良来源,氨基甲酸铵优势更明显。     

燃煤电厂选择性催化还原脱硝系统运行成本

针对燃煤电厂选择性催化还原(SCR)脱硝系统,提出基于费用效益分析方法的脱硝运行成本评估体系和计算模型,研究典型机组的SCR脱硝系统运行成本.结果表明,在机组年运行小时数为5 000h,入口NOx质量浓度为400mg/m3时(基准含氧量6%),容量分别为300、600和1 000 MW机组的SCR脱硝系统运行成本分别为7.6~8.6、5.75~6.55和4.8~5.4元/(MW·h);入口质量浓度从200mg/m3分别增加至400和600mg/m3时,总成本中还原剂成本增幅最大,分别为195.9%和391%;当达到超低排放标准限值时,300、600和1 000 MW机组的SCR脱硝系统运行成本相比达到新标准排放限值时分别增加约9.64%、9.68%和9.8%;机组年运行小时数从4 000h增加至6 000h时,300、600和1 000MW机组的SCR脱硝系统运行成本分别降低约28%、26%和26.2%.     

基于面积律概念的超音速减阻设计方法

在分析基于线性理论的跨、超音速面积律设计方法的优点与不足的基础上,依据CFD方法在流场分析和气动力计算方面的优势,提出了面积律概念指导下的CFD技术减阻设计方法。与传统的超音速面积律方法比较,该方法给出了面积律作用的物理原因,直接建立了横截面积分布与流场品质之间联系,修形设计目标直观明确、减阻效果明显,且设计工作量小,具有进行复杂外形超音速减阻设计的能力。算例表明,该方法对复杂外形的强约束减阻设计具有很好的适应性,对现役飞机改型是一种工程上简单、易行、外形改动小、结果可靠的修形设计方法;对新型飞机设计具有方案颠覆性小、周期短的优点。具有良好的工程实用性和可操作性。     

微小空间电子器件散热研究

采用CFD技术对微电子器件散热为背景的微小空间流动和换热问题进行研究，模拟了以空气为冷却流体的多种方案下微小空间的温度场及速度场；以温度水平为指标得出冷却效果的最佳方案，为进一步探讨微电子器件的冷却技术奠定了基础。     

基于滚流比的某汽油发动机进气道优化设计和研究

为提高发动机燃油经济性,首先通过部分负荷试验,验证了滚流比对燃油经济性的影响;再通过气道稳流试验,验证了所建立的三维稳态计算模型的准确性以及气道评价参数之间的关系.基于计算机液体动力学（CFD）分析影响气道流通特性的几何参数,采用最优拉丁超立方抽样和响应面法（RSM）拟合出发动机进气道的近似模型,应用第二代非劣排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对气道中心线倾斜角和喉口下压角进行优化,通过比较流量系数、滚流比等参数确定优化设计方案.研究结果表明：优化后的进气道模型能够在保证流量系数不变的情况下一定程度上提高滚流比,最终获得了提升气道滚流比的优化设计结果.     

基于CFD汽车空调中央风道的改进设计

利用三维不可压缩流体的k-ε湍流模型,借助计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,建立了结构复杂的某典型轿车风道模型.以该轿车空调系统中央风道为例,采用Fluent软件对该风道的主体部分的气流流动进行模拟与分析,并通过优化设计改进了中央风道的性能,使中央风道各出风口的均匀性得到了大大提高.同时,增加了总风量,使中央风道送风量更为合理,提高了整个车室内的舒适性.     

直喷式柴油发动机的湍流燃烧模拟

针对直喷式柴油发动机燃烧后散发的有害物(碳烟和Nox),提出了有代表性的小火焰(RIF)模型,用来进行三维模拟湍流燃烧. 此模型根据湍流火焰可看成极细小的,极小空间的一维小火焰的假设,提供了一种将湍流化学反应场和湍流运动场分离开的方法. 此模型通过引入混和比分数Z参数空间坐标,将复杂的湍流燃烧坐标系转化到Z参数坐标系下,推导出相应的小火焰方程. 此模型先输入有代表性小火焰方程的一系列参数,然后与计算流体动力学的程序(KIVA-3V)连接计算出各种物质的混合比分数,利用混合比分数的联合概率密度函数计算出燃烧后各种物质(主要是有害物质)的组成比例.     

坦克发动机悬置系统优化设计

目的　研究大功率发动机的悬置减振技术． 方法　利用振动分析理论, 建立了台架６ 自由度振动系统微分方程, 利用优化设计技术对所建立的系统方程进行了优化求解, 整个过程都编制了通用计算程序．结果　利用所编程序, 对某装甲车辆用柴油机台架悬置系统进行了优化设计, 试验测试与预测计算的结果基本一致． 结论　该优化设计方法和所编程序, 对一般大功率发动机悬置系统设计和振动烈度预测具有普遍的适用性     

柴油机催化再生系统三维建模及性能仿真

基于Fire软件建立催化再生系统模型,详细分析了仿真过程中气体压强、温度、流速、浓度(c)及颗粒质量等参数的变化情况.研究表明,催化再生系统能较好地降低柴油机尾气颗粒物的排放.     

增压柴油机废气再循环（EGR）系统的优化设计

废气再循环技术（EGR）是解决柴油机NOx排放的有效措施之一．以增压柴油机为研究对象,对比分析了不同废气再循环方式的优劣;解决了部分工况下进排压逆差问题;通过建立带有EGR系统的柴油机模型和实验验证,优化满足要求的EGR系统．研究表明,采用带有合适的进、喉口比例尺寸的文丘里管解决了进排压逆差问题,不同工况下采用合适的EGR率保障了柴油机的工作性能,并有效降低了NOx的排放．     

镜像分解技术实现CFD程序自相关循环并行化的研究

针对CFD(Computational Fluid Dynamics)序中常见的自相关循环结构，分析了波前并行技术不能对其进行并行化的原因，针对其相关实质j提出了自相关循环的镜像分解技术，通过消除跨迭代的反相关，实现自相关循环结构的波前并行，完成自相关循环的并行化。