高压共轨柴油机喷射系统参数优化方法研究

提出了基于代理模型的高压共轨柴油机喷射系统参数优化方法。首先通过试验数据对CFD软件中的喷雾燃烧模型进行了校核和验证,然后利用中心复合法进行试验设计,并用CFD软件进行仿真计算试验,由此建立响应面代理模型,最后对此模型进行全局寻优,得出了最优的喷射系统参数。     

共轨柴油机喷嘴结构参数与燃烧室的匹配研究

运用 FIRE 软件建立高压共轨柴油机燃烧过程仿真计算模型,通过仿真计算,系统分析了喷嘴结构参数与燃烧室的匹配对高压共轨柴油机燃烧和排放性能的影响,并进行了试验验证。结果表明,仿真值与试验值基本吻合。研究成果为高压共轨柴油机燃烧系统参数优化设计提供了可靠依据。     

基于响应面近似模型的双层喷孔参数优化研究

在共轨柴油机上采用双层交错布置喷孔油嘴可以改善柴油机的经济性和排放性能。针对双层交错布置喷孔油嘴与燃烧室优化匹配问题,采用CFD软件,运用中心组合试验设计方法设计燃油系统参数的试验计算矩阵并进行数值计算;再以响应面近似模型构造燃烧和排放的优化目标函数;最后运用多岛遗传算法对该近似模型进行全局寻优,确定燃油系统参数的优化组合,并在试验台架上进行了优化方案的配机试验。结果表明:小的喷孔直径、较多的喷孔以及适当的上下层喷孔喷射夹角可提高油束的雾化质量。     

柴油机高压共轨喷射系统参数对燃烧和排放性能影响的研究

利用AVL-FIRE软件建立TBD234柴油机高压共轨燃烧过程仿真计算模型,通过仿真计算,系统分析了喷射系统主要参数对柴油机高压共轨燃烧和排放性能的影响。最后进行了试验验证,结果表明,仿真值与试验值基本吻合。研究结果为柴油机高压共轨喷射系统参数的优化设计提供了可靠依据。     

基于CFD的耦合喷嘴内部流动燃油喷射过程仿真研究

利用CFD软件对TBD234共轨柴油机的喷油器内流场进行流体动力学仿真;对燃烧室进行实体建模,建立喷雾燃烧模型;将内流场的计算结果作为喷雾模型的边界条件,完善喷雾燃烧模型,使模型考虑喷嘴的结构及喷孔内部的燃油流动特性对雾化的影响.对喷雾过程进行拍照试验,将各个时刻的FIRE仿真喷雾图像和试验得到的喷雾图像进行比较,验证...     

可变喷油速率的超高压共轨系统喷射控制研究

通过AMESim软件建立了喷油速率可调的超高压共轨系统仿真模型,分析了相同喷油量条件下喷油率的变化特点。采用GT-Power软件建立单缸柴油机模型,将不同喷油率导入柴油机的燃烧计算模型,研究了不同喷油率对柴油机缸内压力、缸内温度、放热率、NO_x排放、碳烟排放及输出转矩和油耗率的影响。仿真结果表明:靴形喷油速率匹配合适的喷油提前角可优化柴油机的综合性能。搭建了超高压共轨柴油机台架,开展了不同喷油速率的喷射控制试验,结果表明:与相同油量条件下的高压共轨喷射相比,柴油机实施变喷油速率超高压喷射可获得更优异的动力性和燃油经济性,动力输出提高了5%,燃油消耗量下降了6%,碳烟排放降低,但NO_x排放升高。     

高压共轨TBD620柴油机燃烧室匹配设计

在TBD620柴油机引入高压共轨喷油系统后,进行了柴油机燃烧室参数设计匹配研究。分析了适合高压喷射用的燃烧室结构设计因素,建立不同的贯穿距离、口径比以及径深比的燃烧室模型,用FIRE软件进行分析,实验数据表明,缩口大口径浅坑燃烧室是该柴油机燃烧系统较合理的方案。     

共轨柴油机燃烧排放性能数值仿真研究

为了研究柴油机燃烧排放性能,建立共轨620柴油机包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用FIRE软件划分网格并且进行数值仿真计算,在喷油量一定的前提下分析共轨系统中各参数对柴油机燃烧与排放性能的影响。结果表明喷油提前角和共轨压力对整机性能的影响较大。增大喷油提前角和共轨压力、减小喷孔直径有利于改善燃烧排放性能。     

高压共轨柴油机轨压控制策略研究

针对柴油机高压共轨轨压控制设计了燃油喷射压力的控制策略,根据柴油机的运行参数计算目标喷射压力并选择相应的控制模式。在Matlab／Simulink仿真软件上进行仿真实验。从仿真的结果表明采用变参数PID控制,可以达到最佳控制效果。     

高压共轨缩口直喷柴油机轨压的优化匹配

利用高压共轨柴油机燃油喷射系统控制灵活的特点,对共轨压力与缩口燃烧室气流运动特性匹配时对发动机性能的影响进行了试验研究。借助三维数值仿真软件FIRE的仿真结果,以燃烧室内速度场、浓度场和温度场分布情况为对象从微观上对试验结果进行了分析,研究不同工况下燃烧室内气流特性与共轨压力的最佳匹配方案。结果表明:对缩口燃烧室内一定的气流特性,通过优化匹配共轨压力可以有效地控制混合气形成和燃烧过程,改善燃油经济性幅度可达22%,同时可降低NOx和烟度排放。     

卧式柴油机冷却水流动特性的影响因素研究

针对卧式柴油机强制冷却闭式循环系统水套结构,试验研究了不同工况下水套入口流量及关键点的温度和压力。采用计算流体动力学(CFD)三维模拟的方法建立了冷却水流动仿真模型,并进行了试验验证。设计了冷却水套结构参数正交方案,通过CFD模拟分析了水泵出水流量、公共水腔截面形状和面积、缸体及缸盖入水孔的设置和分布等水套结构参数对冷却水流动的影响关系。研究结果表明:卧式柴油机缸体入水孔截面积和布置对缸体水套冷却水流动、冷却效果和冷却均匀性有很大的影响;卧式柴油机缸盖入水孔的位置、孔数和截面积等结构参数对缸盖水套的冷却水流动、冷却效果、冷却均匀性及进/排气侧的冷却分布等均有很大的影响。     

汽油机进气动态特性建模与仿真研究

从汽油机实际工作过程出发,运用平均值建模方法构建了汽油机进气管内空气动态特性模型,并基于稳态试验数据对模型待定参数进行了辨识。通过引入转速修正项对模型结构进行了修正,特别是对节气门处空气质量流量的饱和非线性特性进行了补偿,解决了原节气门处空气质量流量子模型在较大节气门开度下误差较大的问题。台架试验和计算机仿真对比结果显示,在稳态工况下,进气压力模型仿真与实测值的最大相对误差不超过±2%,在节气门阶跃的瞬态工况下,最大误差不超过±3%。相关模型可直接用于基于模型的进气口空气流量预测、空燃比控制器设计,也可作为汽油机模型的一部分,为空燃比控制策略软硬件在环仿真提供条件。     

GT-Power软件的微型车消声器设计与优化

采用GT-Power软件实现了对微型车CN100消声器的设计和优化。通过建立消声器消声性能与发动机工作过程的耦合仿真模型,完成了消声器声学性能和空气动力性的仿真分析。在耦合模型中,插入损失与压力损失可在一次计算过程中同时获得,减少了计算时间。采用仿真和试验验证相结合的方法,针对尾管总体噪声值和四阶噪声值高于设计要求,对消声器进行了改进,改进后尾管的总体噪声值下降了6.4 dB(A),基本达到了设计要求。     

基于CAE和单缸机试验的大功率发动机整机性能开发

为减少研发成本、缩短开发周期,采用CAE和单缸机试验相结合的整机开发技术进行大功率发动机的整机性能开发.首先对整机进行热力学计算,初步确定配气定时和增压匹配方案.在此基础上建立单缸机计算模型以及单缸机试验台进行开发试验,在单缸机上完成了供油系统以及燃烧室结构的优化,并根据单缸机实测的数据对计算模型进行修正和标定,进而可以更为准确地指导整机的性能开发.在介绍这一研制开发方法和装置的基础上,重点介绍采用其进行的大功率柴油机进、排气系统的设计开发和参数优化工作.     

基于Aspen plus的船用双燃料发动机LNG气化流程仿真研究

采用Aspen plus软件建立了LNG气化装置的仿真模型。以ME-GI型主机的实际数据为输入,通过调用相关的热力学方法和设备模块,对气化器(VAP)中水乙二醇的进口温度、出口温度,以及LNG进口压力、LNG中甲烷浓度等参数进行模拟计算,得到上述参数对LNG气化流程出口温度、VAP换热面积及换热量的影响规律。可为VAP的节能选型提供依据;为船用双燃料发动机LNG气化流程的优化设计提供理论依据。     

凸轮轴动力学及多轴疲劳分析研究

通过建立配气机构一维动力学系统仿真模型,获得发动机运行过程中凸轮轴承受的动态载荷;将一维动力学仿真结果作为有限元分析的输入负载,对凸轮轴进行三维瞬态动力学分析,计算凸轮轴运转过程中的应力时间历程并进行强度评价;以三维瞬态有限元分析结果作为疲劳分析的输入,预测凸轮轴的疲劳特性。实践证明,该方法能有效地校核凸轮轴设计方案,并为凸轮轴选材提供参考。     

LNG船舶推进系统动态性能分析研究

以某LNG动力工程船舶为研究对象,采用AMESim仿真软件对船舶推进系统进行建模仿真。为保证模型的精确性,采用试验数据进行标定,标定结果表明:各重要参数误差均在允许范围内。采用该仿真模型分别对分级加减速工况和负荷突变工况下推进系统各主要参数随时间的变化规律进行分析。结果表明:在上述动态过程中该气体机运行稳定。     

基于非线性模型的舰船电站柴油机瞬态特性仿真及试验研究

建立了舰船高背压涡轮增压柴油机的非线性动态仿真模型,并在VC 环境下开发了仿真软件,对负荷突加突卸、排气背压波动、停机过程等典型瞬态工况进行仿真研究。仿真结果与试验结果的比较表明该仿真模型具有较高的精度,可以用于研究柴油机在瞬态工况下的运行特性,可以较好的反映柴油机宏观的性能参数的动态特性,也可以从微观上描述柴油机的动态热力过程。     

船用低速电控柴油机实时仿真模型开发研究

在分析低速机控制系统功能的基础上,确定了船用低速电控柴油机实时仿真模型功能,利用模块化建模方法开发了低速机缸内工作过程、进排气过程、涡轮增压器、中冷器等各个子模型,并针对电控系统的控制需求,建立了燃油喷射、排气门、辅助风机等独立的仿真子模型作为电控系统的受控对象,可使仿真得到的性能参数随控制参数的改变而实时变化,最后将实时仿真模型与硬件在环硬件进行了集成,对开发的低速机实时仿真模型进行了精度及实时性的验证。通过仿真数据与试车报告中的试验数据进行对比,实时仿真模型模拟的稳态工况下数据与试验数据最大误差在5%以内,运行在实时仿真机中的实时因子小于1。开发的低速机实时仿真模型精度和实时性满足硬件在环仿真测试要求,可将其用在低速机硬件在环仿真系统,开展低速机电控系统的功能测试。