柴油机回水温度对燃烧过程影响试验研究

针对某柴油机在低温环境下工作频繁出现活塞烧蚀的问题,开展了回水温度对燃烧过程影响的试验研究。通过分析不同回水温度下燃烧压力变化特点,确定产生活塞烧蚀时缸内燃烧过程典型特征,初步建立了活塞烧蚀与燃烧过程的对应规律。试验结果表明：在1 500 r/min、70%负荷工况点,当回水温度分别为15 ℃、25 ℃和40 ℃时,燃烧压力剧烈振荡,循环平均的最大压升率达到25~40 MPa/ms,且最高燃烧压力已达到或超过许用爆压限值13 MPa,说明该工况点燃烧粗暴。循环分析结果表明：在回水温度为15 ℃和25 ℃时最高燃烧压力超过爆压限值13 MPa的循环数约占总循环数的33%,最大压升率最高值超100 MPa/ms. 回水温度的降低引起的燃烧粗暴是导致柴油机在低温环境下发生烧蚀故障的重要因素。     

无烟交联改性双基推进剂综合性能研究

对新设计的无烟交联改性双基推进剂的能量示性数进行了理论计算，并对其燃烧性能和力学性能进行了研究。理论计算和发动机试验表明，设计的无烟交联改性双基推进剂的能量比普通双基推进剂高；在3—15MPa压力范围内该推进剂的压力指数为0．34—0．50；在-40℃时该推进剂的εm为94％，60℃时其σm为0．64MPa，力学性能满足壳体粘结要求。     

GAP 的燃烧机理

提出了ＧＡＰ的一个燃烧模型。从模型样品的线性燃烧速度和测量的压力值我们可以得出如下结论：在压力指数分界点（２．３ＭＰａ）以下时线性燃速由Ｎ２释放过程所控制。此外，对通过快速降压产生的熄火样品进行扫描电镜照片和付立叶红外光谱分析表明，Ｎ２释放过程很强地限制了燃烧表面的熔融层和热释放的速度值，而且表现出δ－函数，这个事实能够应用在对该现象的渐近分析中。     

旋转条件下AP/HTPB二维火焰结构的数值分析

为了研究底排推进剂高氯酸铵/端羟基聚丁二烯(AP/HTPB)旋转条件下微尺度燃烧特性,建立了AP/HTPB二维周期性三明治定常旋转燃烧模型,气相采用两步总包反应,耦合气固热边界层,拟合旋转动量,并对燃烧压力为0.1～5 MPa,转速0～10800 r·min~(-1)条件下的二维火焰结构进行了数值模拟。结果表明,转速在10200 r·min~(-1)的工况下,当燃烧压力为0.1～0.5 MPa时,火焰呈预混燃烧特性;当燃烧压力为0.5～3.5 MPa时,火焰呈现扩散、预混燃烧双重特性;当燃烧压力大于3.5 MPa时,形成狭长的扩散化学反应带。分别针对不同燃烧压力和不同转速下的稳态燃烧过程进行了数值分析,得知气相火焰偏转角与压力呈线性正相关;转速在0～10200 r·min~(-1)之间时气相火焰偏转角与转速呈线性增长,但是当转速在10200～10800 r·min~(-1)时,气相火焰偏转角与转速近似呈指数增长。燃面平均雷诺数的变化趋势与气相火焰偏转角度基本一致,因此可以通过燃面平均雷诺数来描述旋转与压力对气相火焰偏转角度的影响。     

含快燃物ACP丁羟推进剂高压燃烧特性和常压火焰结构

为了研究水合-四-(4-氨基-1,2,4-三唑)高氯酸铜(ACP)对推进剂燃烧特性的影响,利用高压燃速测定系统研究了ACP对丁羟推进剂3～29 MPa压力范围内燃速的影响;收集推进剂在不同压力(3,10,20 MPa)下的燃烧产物,分析了ACP对燃烧产物化学组成的影响;采用显微高速摄像系统获取了推进剂的燃烧火焰和燃烧表面,对燃烧熄火表面及组分进行了研究。结果表明,在丁羟推进剂中添加ACP可大幅提高燃速,添加5%ACP可使推进剂29 MPa下的燃速提高84.8%,9～11 MPa为不稳定燃烧压力区。燃烧压力3 MPa的完全燃烧产物中活性铝含量为16.22%。推进剂在0.1 MPa燃烧时,存在粒径约100μm的粒子被燃烧气流从燃烧表面带入到气相区中分解燃烧的现象,熔铝粒子在燃烧表面无明显团聚。添加ACP使燃烧表面不规则程度增加。     

TVD格式在等离子体增强含能材料燃烧模拟中的应用

建立了描述等离子体增强含能材料燃烧的一维两相流模型，用该模型可以模拟电热化学发射装置的点传火过程并预测压力波．应用TvD算法完成了模型的编码．文中给出了模拟结果，结合30mm口径的发射实验进行了对比分析，证明了模型和算法的可用性。     

日本的复合高燃速推进剂研究

为提高推进剂的燃速 ,试制了 11种复合推进剂试样 ,评价了其基本点火燃烧特性与压缩强度。以硝酸三铵基胍 (TAGN)为氧化剂、氢化硼化合物为燃料和燃烧催化剂 ,并在粘合剂中添加高分子量聚己内酰铵为组分的试样在密闭弹式容器中进行燃烧试验。结果在压力 49MPa时取得 5 4m/s的燃速 ,在压力为 98MPa时取得92m/s的燃速。以该值为标准与典型的M30三基发射药燃速比较约提高 110 0倍。而且在该压力范围的同组分其压力指数为 1。另外根据克鲁普 (Krupp)着火点试验结果明确了该组分与M30相比 ,热感度较低 ,具有使用安全性能。     

含FOX-12硝胺发射药的燃烧特性

采用DSC-TG、密闭爆发器、中止燃烧试验装置,研究了含N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)的硝胺发射药的热分解和燃烧特性。结果表明:该硝胺发射药中的NC-NG体系和FOX-12一起开始分解,加入FOX-12使硝胺发射药的燃速压力指数降低,其值小于1,随着FOX-12含量的增加,硝胺发射药的压力指数在低压段(10～20 MPa)降低幅度大于中高压段(40～240 MPa)的幅度。     

发射药燃速压力指数变化规律的研究

为深入研究含黑索今(RDX)类硝胺发射药的燃烧性能,采用密闭爆发器燃烧实验和分段数据处理分析方法,研究了3种含RDX硝胺发射药的燃速压力指数变化规律,并与传统的单基发射药进行了对比分析。实验结果表明,在0.2 g.cm-3装填密度的实验条件下,单基药的燃速压力指数在50~100 MPa压力范围内为0.869,在150~217 MPa压力范围内为0.926,随压力升高有增大的趋势;而RDX硝胺发射药的燃速压力指数在低压下较大,尤其是RGD和JMZ配方在50~100 MPa压力范围内都明显大于1,但随压力升高而明显变小,并达到小于1的水平。另外,多孔粒状药的燃速压力指数明显小于单孔管状药。     

底火初温对能量释放特性影响的实验研究

为了研究不同初温条件下底火的能量释放特性,在考虑热散失修正的基础上,设计了专门的微型绝热密闭爆发器,分别开展了绝热效果对比试验和3种初温条件下(-20 ℃、28 ℃和50 ℃)底火的击发试验研究,获得了不同工况下击发底火时密闭爆发器内压力随时间的变化关系。试验结果表明:对微型密闭爆发器进行绝热处理,压力损失和损失率分别降低了0.21 MPa和8.9%,而底火药的燃烧时间差别不大; 底火初温分别为-20 ℃、28 ℃和50 ℃时,底火击发后在微型绝热密闭爆发器中产生的最大压力依次为2.24 MPa、2.33 MPa和2.61 MPa,底火药的燃烧时间分别为1.30 ms、0.98 ms和0.78 ms,底火药燃气压力冲量分别为2.40 MPa·ms、2.29 MPa·ms和2.03 MPa·ms。由此表明,底火初温越高,底火药燃烧越猛烈,其燃烧时间越短,在密闭爆发器中产生的最大压力越高,但产生的压力冲量越小。该研究揭示了底火初温对其能量释放特性的影响规律。     

提高480汽油机动力与经济性能的研究

本文从理论上分析了提高汽油机动力与经济性能的途径 .480汽油机性能试验结果证实 ,燃烧过程和换气过程是影响性能指标的两个主要过程 ,燃烧室和进排气歧管的合理设计可以明显地提高汽油机的动力与经济性能     

拟分析法及其在排气可用能分析中的应用

本文着重讨论增压内燃机排气可用能的分析评价问题,并提出了一种新的排气可用能评价参数“拟函数”及相应的“拟分析法”,通过分析计算和比较,证实了拟分析法的合理性.应用拟分析法,对LR6100z增压柴油机排气可用能进行了分析,为排气系统的优化设计指明了方向。     

柴油机低散热研究

本文介绍了1150非增压柴油机燃烧室、缸盖排气道表面采用陶瓷隔热涂层后对冷却水带走热量、性能参数和热负荷的影响。试验表明,陶瓷涂层是发动机隔热的有效方法之一。     

点火提前角对天然气转子发动机燃烧过程的影响

以火花点燃式转子发动机为研究对象,建立了相应的湍流和燃烧模型,实现了发动机工作过程的动态模拟。在此基础上,计算得到了转子发动机缸内流场、温度场的演变及火焰传播过程,并计算分析出了不同点火提前角对缸内燃烧过程的影响。计算结果表明：燃烧室内部涡流对火焰传播起着积极的加速作用,点火时火花塞位于涡流区到单向流的过渡区域最好。随着转子运动,涡流会因燃烧室容积减小而受到挤压并消失,在涡流消失时刻一定的情况下,为了充分利用涡流的作用时间,应该适当地增大点火提前角。在计算工况下,当点火提前角为47°时,发动机的燃烧效率和气缸内压力峰值均最高,并且NO_x的排放较少。此研究为其他不同工况下,转子发动机的最佳点火提前角的确定提供了理论参考依据。     

Test and Analysis for Spraying Ammonia in Diesel Engine

A certain amount of ammonia reducer were directly injected into the 4102BZLQ Diesel engine’s combustion chamber when the combustion temperature decreases to 1573-1073K, NOx generated could be reduced to 1.11g/(kW·h). Based on PRF combustion mechanism, NO was tested by using the heavy-duty diesel engine test cycle of ESC thirteen conditions[1], the ammonia spray angle and amount were tested and optimized in different conditions. The test results show that the thermal efficiency of Diesel engine does not decrease while NO exhaust decreases.     

进气门晚关米勒循环对高强化柴油机燃烧和换气影响的研究

为了探索米勒循环技术对于燃烧和换气过程的影响,在1台高强化单缸柴油机上应用进气门晚关米勒循环进行了试验和仿真研究。进气门关闭时刻分别为上止点后-110°CA（原机）、-86°CA和-70°CA. 发动机试验在转速3 600 r/min、指示升功率77 kW/L、过量空气系数1.6的高强化运行工况下展开。通过对试验平台建立一维热力学计算模型进一步分析了米勒进气相位对换气过程参数的影响。研究结果表明：随着进气门关闭时刻的推迟,由于有效压缩比的降低,缸内压缩终了工质温度和压力均显著下降,在相同功率条件下最大燃烧压力和温度、最大压力升高率、排气温度均显著下降,有助于降低高强化柴油机缸内的热力负荷;随着进气门关闭时刻的推迟,压缩过程中的米勒损失和进气回流率增加,充量系数、泵气损失均下降;进气门晚关的米勒循环还明显降低了NO_x排放,改善了燃油消耗率。     

坦克装甲车辆冷却性能的集成化预测模型

针对坦克装甲车辆的冷却过程涉及多物理场作用、多个零部件与多种流体参与的特点,基于整体和综合的角度,提出了冷却性能的集成化预测思路。建立了集成化预测模型,发动机燃烧产热和部件摩擦产热作为热源,考虑了基于部件集总质量的热节点与冷却液、润滑油、动力舱空气、发动机进气、燃气、废气之间的传热,冷却液、润滑油和动力舱空气的流动。通过边界耦合与内部参数耦合相结合、局部收敛与整体收敛相结合的算法进行模型的求解。预测实例显示,这种模型可以实现在各种外界环境温度和不同运行工况的坦克装甲车辆冷却性能的集成化预测,具有较好的预测精度。     

燃油温度对电控单体泵增压柴油机性能影响研究

为了给柴油机电控系统提供喷油控制参数的修正策略,在1 台电控单体泵式涡轮增压柴油机上进行了燃油温度对柴油机性能影响规律的试验研究。试验结果表明:在一定温度范围内, 随着燃油温度的升高,柴油机的喷油压力和每循环喷油量近似线性地减小、最高缸内燃烧压力近似线性地减小、主燃期会近似线性地增加,最终导致有效功率、排气温度、进气压力近似线性地减小, 有效燃油消耗率近似线性地增加。     

电动增压器对柴油发动机低速稳态性能的影响

相比于涡轮增压,电动复合增压技术可以提高发动机进气流量和进气响应。通过研究电动增压器转速对发动机扭矩、空燃比和经济性的影响,得出外特性工况下电动增压器的最佳工作点。基于废气涡轮增压器功率、进气功率和燃烧效率,对电动复合增压发动机进行性能仿真,并将电动复合增压发动机与原机进行性能对比。结果表明:电动复合增压系统可以有效提升发动机低速大扭矩区域的工作性能,发动机低速大扭矩区域增加约18%,油耗在220 g/(kW·h)以下区域增加约16.7%;在指示功率增量中,动力循环功增量远大于增压功率提升;增压功率增量主要由废气涡轮增压器的增压功率提升组成;废气涡轮焓降功率提升是废气涡轮增压功率提升的主因。     

基于排气温度动态模型的在线观测器研究

排气温度传感器作为柴油机排放控制和状态监测的重要部件,广泛应用于柴油机电子控制领域。为满足二级增压中低压级涡轮后排气温度传感器在线故障诊断与容错控制的需要,以某特定型号发动机为例,建立排气温度动态模型来反映缸内燃烧状况,利用空燃比、转速和海拔高度对排气温度因子进行虚拟标定;构建包含1阶滞后环节的排气温度在线观测器,并针对典型工况对观测器有效性进行稳态和动态验证。研究结果表明：基于排气温度动态模型的在线观测器可实现涡后排气温度的在线估计,稳态精度达到±3%以内,动态精度达到±8%以内,响应时间小于3 s;所 构建在线观测器具有良好的计算精度和动态响应性能。