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。     

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。     

柴油机添蓝供给系统试验研究平台设计及应用

基于柴油机Urea-SCR添蓝供给系统特性研究需要,搭建了相应的试验平台,介绍了平台的总体以及软、硬件设计。利用该试验平台进行了添蓝泵泵压稳定性、添蓝喷嘴流量特性试验,研究了添蓝喷射压力和添蓝喷嘴喷射周期对流量特性的影响,并对喷射压力和喷嘴周期进行了标定。确定该系统采用9 bar的喷射压力,200 ms的喷射周期。试验结果表明:该系统添蓝泵泵压稳定情况满足SCR系统要求;添蓝喷嘴喷射流量与占空比成线性关系,占空比一定时,喷射流量随喷射压力的增大而增大,随喷嘴喷射周期的增大而减小。     

新型多种燃料高速直喷柴油机的结构和性能研究

传统直喷式高速柴油机对燃油的各项性能有较高的要求。本文在分析了燃油特性与柴油机相互适应性的基础上,对一种新型燃烧多种燃油的高速直喷柴油机的结构特点和性能进行了研究,研究结果表明:该柴油机采用轴针式喷油器、铰接式铸铁活塞、高温机油局部冷却、双热区燃烧模式、废气涡轮增压中冷等结构,能有效地燃烧多种燃料。燃烧植物油时获得了与燃烧柴油时同样好的综合性能指标。     

喷油器特性参数对YC4F50柴油机排放特性的影响

通过对玉柴YC4F50自然吸气式柴油机的8工况(EPA)排放特性的试验研究,分析喷油器的孔数、孔径、伞状喷雾锥角以及油线落点高度对排放特性的影响。实验表明:在喷射压力不变的条件下,伞状喷雾锥角为155°时的落点标准方差较150°的小,油线沿燃烧室周向等弧长均匀分布程度较好,8工况排放特性好;适当增大喷油器的孔径可提高油气混合均匀程度,提高燃烧效率,降低PM、HC、CO排放值;6孔喷嘴较之5孔喷嘴有着较低的PM、HC、CO排放,NO_x有所上升,比油耗基本不变。通过试验最终确定采用6×0.17-155°的喷嘴匹配YC4F50柴油机,获得了良好的排放与经济性能。       

小型农用风冷柴油机冷起动性能提高试验研究

针对影响涡流室柴油机冷起动性能的因素及涡流燃烧室最佳结构参数匹配问题,采取5种燃烧室设计方案对柴油机进行了对比实验,得到了0℃左右冷起动时合理设计的涡流室副室的形状和尺寸,通道的形状和位置,起动孔的锥度和夹角,主燃烧室活塞顶导流槽的形状等参数,并将各项性能较优的方案1和方案2应用于CZ165F柴油机.结果表明:在-2℃的低温下都能使其顺利起动,并且其功率、油耗、烟度、噪声等性能指标也得到较大改善.     

几何结构参数对喷射器性能影响的数值模拟

通过Fluent软件对CO2工质在喷射器中的流动进行模拟, 同时通过改变工作流体和引射流体的入口压力研究喷嘴临界截面直径对喷射系数的影响。模拟结果表明: 当保持喷射器的基本工作参数不变, 引射流体入口压力为一定值时, 喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的减小而逐渐增大; 当保持喷射器的基本工作参数不变, 工作流体入口压力为一定值时, 喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的增大而逐渐减小; 在喷射器的基本工作参数保持稳定时, 可以通过提高引射流体入口压力及工作流体入口压力2种方法提高喷射系数。     

车用柴油机低排放缩口燃烧系统的优化

为了定量评价低排放缩口燃烧室内的气流特性,引入了涡流强度保持性的概念。采用FIRE软件对车用直喷式柴油机低排放缩口型燃烧室内气流的空间分布及其变化规律进行了数值计算,利用计算结果并结合MATLAB软件计算了不同缩口直径燃烧室内的瞬态涡流强度保持性大小,由此评价这种燃烧室的气流特性,并分析不同缩口直径对燃烧室内气流特性及其涡流强度保持性的影响。在此基础上,通过台架试验对比分析燃烧室内的这种涡流强度保持性与喷射系统参数和进气涡流匹配时对柴油机性能的影响。结果表明,采用适当的低排放缩口型直喷式燃烧室结构可有效地组织和控制燃烧室内气流分布规律及其强度,而且对于这种燃烧室结构存在着最佳的喷射位置和进气涡流比,从而在动力性和经济性基本保持不变的条件下可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 ,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     

液化石油气直喷发动机混合气形成的解析

利用LPG易蒸发汽化的燃料特性,提出一种使用喷嘴中心布置的屋脊型燃烧室和平顶活塞的LPG直喷发动机均质混合气形成方法.为了验证该方法的可行性,使用CFD工具研究采用该方法时缸内混合气的形成过程,分析燃料喷射起始时刻和负荷对混合气形成过程的影响.结果表明：大负荷时形成的进气滚流和小负荷形成的进气斜涡流在压缩过程末期破碎成小尺度湍流,加速了缸内均质混合气的形成;即使负荷不同,采用进气过程前期（60～80°CA ATDC）喷射,均可在压缩过程接近终了时形成较均匀的可燃混合气.     

活塞有限元分析

运用现代设计分析方法,建立了一种活塞实体有限元模型．分析计算了一种新设计的直径１００ｍｍ柴油机活塞的温度场以及综合变形与应力．计算结果表明：活塞综合变形不呈轴对称分布,裙部过大的径向变形是造成活塞拉缸的主要原因;综合应力峰值出现在销座内侧及冷却油腔处,是造成活塞常见破坏形式（销座及冷却油腔开裂）的主要原因．     

循环喷雾闪蒸影响因素的实验研究

闪蒸是液体经历压力突降时的快速汽化现象,循环喷雾闪蒸具有节能环保、可充分利用低品位热能的特点,在高耗能行业的余热回收方面展现出良好的应用前景。文章以闪蒸在余热发电领域的应用为出发点,以工业余热为热源,基于大型闪蒸实验平台,使用控制变量法,进行循环喷雾闪蒸变工况实验,研究液体过热度、闪蒸压力、供水流量、喷射方向和喷嘴尺寸对闪蒸特性的影响,分析闪蒸蒸汽流量和汽化率的变化规律。结果表明:闪蒸蒸汽流量和汽化率随过热度的提高而增大,随闪蒸压力的提高而减小,蒸汽流量随供水流量近似成比例的变化;液体向下喷射的闪蒸效果优于向上喷射,喷嘴尺寸的减小使喷雾液滴粒径减小,缩短了液体在闪蒸罐内停留时间。     

活塞有限元分析

运用现代设计分析方法，建立了一种活塞实体有限元模型。分析计算了一种新设计的直径１００ｍｍ柴油机活塞的温度场以及综合变形与应力。计算结果表明：活塞综合变形不呈轴对称分布，裙部过大的径向变形是造成活塞拉缸的主要原因；综合应力峰值出现在销座内侧及冷却油腔处，是造成活塞常见破坏形式（销座及冷却油腔开裂）的主要原因。     

用频谱分析法研究柴油机燃油机燃油喷射系统中的汽泡

采用频谱分析法对柴油机燃油喷射系统中的汽泡进行了研究,分析了汽泡溃灭造成压力波振荡的频率结构特性,并论述了汽泡与压力波及其频谱的关系。     

液态LPG直喷发动机混合气形成的数值解析

首先数值解析了缸内电控直喷汽油机的混合气形成过程,并且与光学纹影实验结果比较,验证了解析方法的可行性。在此基础上,分别考察了电控LPG直喷发动机曲面活塞顶燃烧室和凹坑型活塞顶燃烧室在部分负荷工况下混合气的形成过程。结果表明:在部分负荷下、压缩行程后期喷射时,由于缸内滚流的作用,两种不同形状活塞顶的燃烧室在接近压缩终了时,缸内混合气都能呈明显分层构造,即在火花塞附近聚集了较浓的混合气,而离火花塞较远处则是较稀的混合气,整个燃烧室的空燃比达到40∶1。     

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。     

液态LPG直喷发动机混合气形成的数值解析

首先数值解析了缸内电控直喷汽油机的混合气形成过程,并且与光学纹影实验结果比较,验证了解析方法的可行性.在此基础上,分别考察了电控LPG直喷发动机曲面活塞顶燃烧室和凹坑型活塞顶燃烧室在部分负荷工况下混合气的形成过程.结果表明:在部分负荷下、压缩行程后期喷射时,由于缸内滚流的作用,两种不同形状活塞顶的燃烧室在接近压缩终了时,缸内混合气都能呈明显分层构造,即在火花塞附近聚集了较浓的混合气,而离火花塞较远处则是较稀的混合气,整个燃烧室的空燃比达到40:1.     

RQL燃烧室湍流混合数值模拟研究

为了给航空发动机燃烧室的设计与优化提供数据支持,采用RNG(renormalization group)k-ε湍流模型对RQL燃烧室内混合流场进行了数值模拟,并用SIMPLE算法求解离散方程,得到的RQL燃烧室内混合流场模拟结果与实验数据相符。运用等效思想,通过对混合流场及近壁区流场温度分布的分析,讨论不同掺混喷嘴几何结构和射流通量对RQL燃烧室混合质量的影响。结果表明,不同的喷射角度和喷射速度,对RQL燃烧室混合质量的影响明显。     

498型柴油机冷却水套优化设计

针对498型柴油机在实际运行过程中出现的过热现象,通过计算流体力学(CFD)对冷却水套进行了模拟计算,发现缸体水套进气侧存在流动死区,水套流场冷却水流量分配不均匀。为了改善水套的冷却效果,对机油冷却器出口位置,缸垫水孔位置和尺寸进行了CFD仿真优化。仿真结果表明:改进后缸体内的流动死区基本消除,水套的整体冷却能力显著提高,实际应用效果良好。     

柴油机喷嘴内流场的数值模拟分析

建立了某型柴油机喷嘴内部流动的三维计算模型,在喷油器针阀最大升程条件下,运用CFD软件对喷嘴内部的三维流动进行了模拟分析.结果表明,本计算分析不但较真实地显示了喷油嘴内的流动,而且为喷油嘴内部的动态计算及燃烧室设计奠定了基础.