船用柴油机多缸流动不均匀性的数值模拟与优化

采用数值模拟方法建立整机冷却水腔三维模型,研究大型船用柴油机的多缸流动不均匀性问题。分析了进出口位置和不同进口流量对流量不均匀度的影响。结果显示:冷却水腔进出口位置对各缸不均匀性有较大影响;进口位置布置于V型机端面中部,且出口位置靠近机体轴向中部,均有利于使各缸压力损失均匀并提高进水均匀性。对原冷却水腔结构优化后,流量不均匀度从7.10%下降至3.91%;各缸流量不均匀度基本不随进口流量的增加而变化;且A、B两列气缸流量基本一致。     

DOC/POC/SCR组合后处理技术在非电控柴油机排放上的应用研究

在一台经典非电控柴油机上进行了氧化催化剂(diesel oxidation catalyst,DOC)/颗粒氧化转化器(particle oxidation catalyst,POC)/选择性催化还原转化器(selective catalytic reduction,SCR)组合后处理排放控制研究以使其达到国-Ⅴ标准要求,对后处理单元的选择及排布进行了考察。试验结果表明:DOC+POC及SCR单后处理系统仅能使试验发动机排放污染物中颗粒物(PM)或NOx达到国-Ⅴ标准;而DOC/POC/SCR组合后处理系统则可使两种污染物排放均满足标准要求。SCR与DOC+POC排布顺序对污染物去除效率无明显影响。对POC的被动再生研究表明:DOC+POC系统需置于SCR系统前以使排气中NO2量满足POC的连续再生要求,且SCR系统后置也可降低其入口温度,减小温度对涂层的热老化影响。通过陶瓷POC的应用及结构优化设计使得组合后处理系统排气背压控制在25kPa之内,可减少对发动机性能影响。     

柴油机各缸工作均匀性的控制

本文从生产实践出发,提出了柴油机各缸工作均匀性的重要性和影响各缸工作均匀性的因素,从测试分析上提出解决这些问题的途径。     

柴油机Urea-SCR尿素喷射过程参数优化及数值模拟研究

建立SCR尿素喷射及催化反应器的三维物理模型,得到在各种不同工况下,排气速度和温度对尿素液滴分布及组分浓度分布均匀性影响,并优化了尿素喷射位置和角度;同时设计安装一款简单紧凑型的混合器,对加装混合器后的氨浓度分布进行了分析,并结合试验归纳出尿素喷射过程对NOx转化效率的影响因素。研究结果表明:排气速度的提高影响喷雾的形态,液膜的生成主要发生在低温低转速工况;改变喷射位置和喷射角度对均匀性影响不明显;安装混合器可以明显改善氨浓度均匀性及转化效率,分别提升0.89%和92%,液膜有一定程度的增加,压力损失600Pa,控制在一个相对较低的水平。     

发火顺序对增压柴油机进气不均匀性影响的研究

在某V型多缸柴油机性能试验和多个气缸压力测量的基础上,对该柴油机的一维性能仿真计算模型进行了标定和校核,并应用验证后的模型计算和分析了该柴油机不同曲轴结构对应的发火顺序时各缸进气流量的不均匀性.计算结果表明:不同发火顺序造成各缸进气门前压力波动的规律差异很大,造成各缸进气不均匀度的差异也很大,相比之下,平面曲轴对应的发火顺序造成的进气不均匀度较小,而十字曲轴、成对曲轴和混合曲轴对应的发火顺序造成的进气不均匀度较大.     

DOC+DPF+SCR后处理系统对小型柴油机性能及排放的影响

对比无后处理的小型柴油机原机和氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)+颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)+选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)后处理技术的柴油机性能和排放状态,测试排气管和DPF出口处NO_x排放中NO的体积分数。试验结果表明:与搭载DOC+DPF+SCR后处理的柴油机相比,原机的扭矩提高5～10 N·m,油耗无明显变化;原机NO_x排放中全部为NO,搭载DOC+DPF+SCR后,NO的体积分数随温度的升高逐渐降低,排温在500℃时,体积分数降至84%左右;相比于原机,搭载DOC+DPF+SCR后处理系统的小型柴油机在非道路稳态循环(non-road steady cycle,NRSC)试验中CO的比排放降低了97%,HC的比排放下降了86%,NO_x的比排放下降了70%,PM的比排放下降了80%。     

燃烧室部件传热时间非均匀性对柴油机整体性能影响的研究

将所有燃烧室部件(气缸盖-气缸套-活塞组-润滑油膜)作为一个耦合体,在对耦合体进行瞬态传热数值模拟的基础上,利用分区求解、边界耦合法建立缸内工作过程与燃烧室部件的耦合传热计算模型,从而实现缸内工作过程与燃烧室部件的耦合仿真模拟,以此考察燃烧室部件传热时间非均匀性对发动机性能的影响.结果表明:燃烧室部件表面的非均匀温度分布对常规金属柴油机的动力性、经济性和排放性能的影响十分微小,对传热性能有一定影响,但幅度也小于1%.因此在常规柴油机整体性能的准维模拟预测中,可以忽略燃烧室部件传热时间非均匀性的影响.     

锅炉脱硝喷氨系统均匀性优化研究与应用

为解决某300 MW机组锅炉存在喷氨量大,氨逃逸大造成空预器阻塞导致运行阻力大,SCR出口几个测点氮氧化物浓度不一致,脱硝出口NOx值与烟囱入口NOx值不对应,变负荷时烟囱入口NOx值响应慢导致喷氨无法投自动等问题.为了优化脱硝装置运行效果进行优化改造.综合改造前后各项统计数据分析,脱硝喷氨优化改造后,机组喷氨量至少下...     

柴油机高原适应性研究及压气机流场分析

基于试验测试数据建立增压柴油机的仿真模型,开展0～4000 m高原适应性研究工作,研究增压柴油机性能及压气机性能海拔变化关系,并研究不同海拔下压气机内部流动状况,分析压气机效率下降原因.研究结果表明:高海拔工况下,柴油机功率、转矩与燃油消耗率下降,进气流量减少,增压压力下降,压气机压比增大,效率下降.压气机子午面的相对...     

柴油机主辅双进气道系统性能优化研究

对大功率柴油机采用主辅双进气道系统改善低负荷工况下的进气涡流进行理论分析和试验研究,并对进气控制挡板参数进行了优化。研究结果表明：在低负荷工况下,以螺旋气道进气为主,直流气道进气为辅,可以获得较强的进气涡流,达到改善低负荷性能的目的。     

柴油机模糊诊断专家系统的研究

介绍了一种以关系数据库为基础的机车柴油机多征兆模糊故障诊断专家系统,研究了多征兆模糊产生式规则的诊断知识表示和知识库的建立;利用ADO技术实现对知识库的访问和诊断管理。在柴油机故障诊断应用中,该数据库取得了良好的效果。     

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。     

柴油发动机尾气后处理技术的发展

综述柴油发动机尾气后处理技术的主要发展。实验表明,在SCR前加DOC后,NOx在低温下的转化率明显提高,沸石催化剂性能好于钒基催化剂;LNT中采用碱土金属（如钡）或碱金属（如钾）作为吸附剂来提高储藏NOx的能力,采用贵金属不均匀分布法可降低成本;在LNC中小量的H2（〈2%）,就能在很宽的温度范围显著地提高银基LNC的NOx的转化率。分析了DPF载体新材料（基于钛酸铝的化合物等）的特点,总结了DPF再生及灰烬处理技术。     

柴油机排气后处理技术的研究进展及存在的问题

简要介绍了国内外柴油机排气后处理最新技术及其应用现状 ,阐述了它们各自的特点以及有待改进的方面 ,并对满足未来超低排放法规的柴油机排气后处理技术进行了展望。     

引射式EGR系统文丘里管内流动数值模拟分析

研究了采用文丘里管引射方式的增压柴油机EGR系统及结构,按照增压柴油机EGR系统工作原理,运用CFD-Fluent对文丘里管在不同EGR率引射情况下的内部流动进行了三维数值模拟,对文丘里管内空气与EGR废气形成的混合气的流场状态、速度场、压力场参数进行了分析.计算结果表明:EGR率对文丘里管压缩段前的初始压力恢复效果有较大影响,EGR率引射量越大,压力恢复效果越差,为了满足大EGR率的要求,应减小文丘里管扩压角,混合段喉口直径和EGR引射口直径可以适当增大,引射口的数量也可适当增加.     

柴油机Urea-SCR系统内流场与化学反应耦合研究

提出三维流场与一维化学反应相耦合的方法对柴油机尿素(urea)-选择性催化还原(SCR)系统进行全尺寸模拟,真实反映SCR系统内部气流运动状态对化学反应的影响。选择柴油机典型工况的排气温度、流量及压力等物理信息作为边界条件,对SCR系统进行流场分析,截取催化器前端截面的速度切片,建立流速均匀性系数与工况的函数模型,研究各流速分布下运行参数对NO_x转化效率及副产物N_2O生成的影响,为优化SCR系统控制策略提供指导。结果表明,不同工况下柴油机SCR催化器前端各区域流速差异明显,且流速均匀性系数在0.6～0.8区间内,氨氮比为1.1且NO_2、NO_x之比在0.0～0.5区间内时,NO_x转化效率最高,副产物N_2O的生成最少。     

基于遗传算法的直喷式柴油机燃烧系统参数优化分析

应用CFD软件Fire对直喷式柴油机缸内工作过程进行了多维仿真研究,在前期正交设计优化的基础上,进一步选取涡流比、喷油压力、喷油提前角和油束夹角4个参数,以动力性为优化目标,应用遗传算法进行了全局优化。研究结果表明:正交设计优化和遗传算法优化均能大幅度改善原型机的燃烧过程和性能,其指示功率分别比原型机提高了10.3%和11.1%;与正交设计优化方法相比,遗传算法优化结果燃烧持续期更短,燃烧效率更高。     

灰分分布系数对柴油机性能的影响研究

通过构建柴油机耦合柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)的一维热力学仿真模型,研究了灰分分布系数对柴油机性能的影响,并重点分析了灰分分布系数对柴油机系统热效率的影响.结果表明:炭载量为6 g/L,灰分量为33 g/L时,DPF压降和捕集效率随灰分分布系数增加而上升;随着灰分分布系...