柴油机喷雾蒸发过程的模拟计算与分析

本文以单滴蒸发为基础建立了一个燃料单元的蒸发计算模型，对各种温度条件下燃油喷雾蒸发过程进行了模拟计算。计算结果表明，在高温条件下，喷雾中油滴尺寸分布与油滴蒸发过程密切相关。计算结果与作者运用Ｍａｌｖｅｒｎ粒度分析仪结合截断修正法得到的实验结果进行了比较，取得了良好的一致性，从而验证了计算模型的有效性。并且，运用模拟计算结果对一些高温条件下的喷雾实验现象提出了合理的解释。     

直喷汽油机中空锥形燃油喷雾的雾化和蒸发模型

高压旋流中空燃油喷雾日益广泛地应用于缸内直喷(GDI)汽油机中，为此发展了一种适合于模拟这种燃油喷雾雾化过程的薄膜喷雾模型．燃油薄膜的破碎过程采用表面波破碎理论来模拟．对Spalding蒸发模型和油滴阻力模型进行了改进，用来计算油滴的蒸发和阻力变形过程，同时引入初始喷雾液团的计算模块．在多维内燃机计算程序KIVA3的基础上建立了改进的数值计算模型，并对不同喷射条件下的定容压力容器中空旋流燃油喷雾过程进行了数值计算，对计算和实验所得的喷雾特性包括油束外形结构，油束喷雾贯穿度和油滴粒径进行了详细的比较，同时对单液滴的蒸发过程也进行了数值计算，油束模型的计算结果与实验结果吻合良好。     

涡流室式柴油机燃油蒸发过程的三维数值模拟

建立了高温高压条件下的油滴蒸发模型,并在不同的工质压力和温度下对模型进行了验证,模型计算结果和实验结果吻合良好。将此油滴蒸发模型和油膜蒸发模型相结合,应用到涡流室式柴油机的燃油蒸发过程中,通过三维数值模拟计算,研究了燃油蒸发过程中燃料蒸气浓度和工质温度场的变化历程以及燃油蒸发对涡流室平均温度和平均压力的影响。     

柴油机喷雾初期蒸发历程分析

在柴油机燃烧过程的数学模拟中,燃油喷雾蒸发过程的模拟是非常重要的一环。一般地说,燃油的雾化和蒸发本来就是一个十分复杂的现象,在内燃机中,由于过程的瞬态性质(全过程为毫秒量级),问题变得更加复杂。但许多现有的柴油机喷雾模型都对这一非常复杂的过程作了大量的简化。例如在一些有代表性的喷雾模型中,有的根本没有考虑蒸发(和栗模型),有的假设燃油喷入气缸后全部立即汽化(米尔顿、邱的模型),有的采用单滴稳态蒸发公式计算蒸发量、隐含地假设了油滴进入气缸后会立即达到平衡温度(拉玆列采夫、盛宏至的模型)。以上模型显然都没有考虑油滴蒸发初始阶段的特点。金国栋的模型考虑了油滴蒸发初始段,但假设在初始段努赛数Nu=2,意味着忽略了油滴和气体间的相对速度,在阿德勒和林等的模型中也有类似假设。实际上,恰恰在初始段中油滴和气体间的相对速度是比较大的。     

瞬时蒸发特性对LPG雾化性能的影响

依据LPG沸点低的特点,在FIRE8.42软件平台下建立瞬时蒸发模型,模拟LPG自由喷雾过程,得到LPG缸内直接喷射的油滴尺寸、温度以及油滴的贯穿距等参数的特性。通过与试验结果对比,表明瞬时蒸发模型符合实际情况。     

基于大涡模拟的油滴群燃烧特性研究

利用Matlab随机生成不同尺寸、位置信息的油滴群,采用一步总包反应机理对其进行大涡模拟,分析了不同来流速度、环境温度工况下不同颗粒数密度油滴群的燃烧特性及燃烧模态,统计出油滴的平均阻力特性、蒸发率以及气体湍流变动。研究表明:油滴群平均阻力系数随来流速度的增加呈现先减小后增大最后趋于稳定的趋势,约为单燃烧油滴的阻力系数的1/2,随环境温度的升高而增大,与来流速度成反比;气相湍流变动随环境温度增大而加剧,随颗粒数密度增加而减小;在油滴群燃烧特性下,蒸发率随环境温度的升高而增大,随数密度的增加而减小,随来流速度的增加而增大。     

溶有CO2燃油发动机燃烧的数值研究

在KIVA程序的基础上修改了油滴的蒸发模型，并根据实测数据对溶有CO2的燃油在缸内的喷射、蒸发、燃烧过程进行了数值模拟，计算结果表明，溶有CO2的燃油喷射可有效地降低燃烧初期油束区的温度和氧浓度，从而降低燃烧温度，减少NOx的生成。     

不同来流温度下单液滴燃烧的数值模拟

单液滴蒸发燃烧规律是研究喷雾蒸发与燃烧这一复杂物理化学过程的基础.与传统折算薄膜理论相比,从基本控制方程出发,建立了高温对流环境中单液滴的瞬态蒸发与燃烧模型.模型中详细考虑了液相内部环流、气相边界层流动以及热物性的变化,并采用数值模拟方法分析了来流温度对油滴蒸发燃烧特性的影响.计算结果复现了实验中液滴火焰由尾部火焰向包覆火焰的发展过程,验证了直径平方定律的适用范围,并得到了来流温度对油滴蒸发燃烧特性的影响规律.     

单油滴蒸发燃烧周围流场及火焰结构的数值模拟研究

采用一步总包有限反应速率模型模拟了不同相对速度、颗粒尺寸、环境温度条件下单个油滴燃烧。对于全包围燃烧模态,火焰半径的模拟结果与周力行的理论解析解进行对比发现,周的理论解在周向角小于90°范围内和数值模拟结果接近,大于90°,理论解不能精确预测火焰锋面半径;油滴表面局部蒸发率较尾部火焰燃烧模态下的蒸发率小;燃烧状态下油滴颗粒的阻力系数要比冷态条件下的阻力系数小,不能简单套用Wallis-Kliachko公式计算。     

一个简化的柴油机油滴燃烧模型

本文将油滴蒸发与燃烧模型、热力学模型和燃料雾化模型相结合，建立了一个简化的柴油机油滴燃烧模型。该模型概念清晰，计算工作量少，可调参数少。将该模型与喷油规律相结合，可对柴油机的气缸压力、燃烧放热率和燃油消耗率等性能进行模拟计算。以２１０５柴油机为例进行计算，结果表明：计算值与实测值吻合良好，气缸压力的最大相对误差为６．８２％，燃油消耗率的最大相对误差为１．７％。     

工矿企业内燃机车的维护与保养

针对工矿企业内燃机车作业区环境恶劣,以及柴油机维护保养困难等问题,提出了改进措施。不仅延长柴油机的使用寿命,减少机车故障,降低成本,节约了机车的检修费用,缩短了机车的库停时间,也提高了机车的运用率,为运输保产提供保证。     

Characterization of particulate matter deposited in diesel particulate filters: Visual and analytical approach in macro-, micro- and nano-scales

Multi-scale analytical investigations of particulate matter (soot and ash) of two loaded diesel particulate filters (DPF) from (a) a truck (DPF1) and (b) a passenger car (DPF2) reveal the following: in DPF1 (without fuel-borne additives), soot aggregates form an approximately 130-270 μm thick, homogeneous porous cake with pronounced orientation. Soot aggregates consist of 15-30 nm large individual particles exhibiting relatively mature internal nanostructures, however, far from being graphite. Ash aggregates largely accumulate at the outlet part of DPF1, while minor amounts are deposited directly on the channel walls all along the filter length. They consist of crystalline phases with individual particles of sizes down to the nanoscale range. Chemically, the ash consists mainly of Mg, S, Ca, Zn and P, elements encountered in lubricating oil additives. In the passenger car DPF2 (with fuel-borne additives), soot aggregates form an approximately 200-500 μm thick, inhomogeneous porous cake consisting of several superposed layers corresponding to different soot generations. The largest part of the soot cake is composed of unburned, oriented soot aggregates left behind despite repeated regenerations, while a small part constitutes a loose layer with randomly oriented aggregates, which was deposited last and has not seen any regeneration. Fe-oxide particles of micro- to nano-scale sizes, originating from the fuel-borne additive, are often dispersed within the part of the soot cake composed of the unburned soot leftovers. The individual soot nanoparticles in DPF2 are approximately 15-40 nm large and generally less mature than in the truck DPF1. The presence of soot leftovers in DPF2 indicates that the addition of fuel-borne material does not fully compensate for the temperatures needed for complete soot removal. Ash in DPF2 is filling up more than half of the filter volume (at the downstream part) and is dominated by Fe-oxide aggregates, due to the Fe-based fuel-borne additive, but otherwise its chemical composition reflects compounds of lubricating oil additives.     

有机硝酸酯类柴油十六烷值改进剂的研究

研制了一种成分为脂环旋硝酸酯的柴油十六烷值改进剂，并测定出这种改进的一系列理化性质。分析了有机硝酸酯缩短着火滞燃期的化学理。实机研究了这种改进剂对柴油十六烷值和燃烧特性的改善效果，以及柴油机燃油消耗量和烟度的影响，研究结果表明，脂环旋硝酸酯作为柴油十六烷值改进剂具有很高的使用价值。     

燃料甲酯应用研究浅析

本阐述了分别使用燃料甲酯及柴油时由柴油机以加俐到的示功图，烟度及过量空气系统等的对比结果。经分析认为：当燃料甲酯取代柴油机时，用户可不必对柴油机另作调整，因而十分方便。     

柴油车微粒捕捉器再生控制策略

对柴油车微粒捕捉器的各种再生控制方法进行了比较分析 ,并对背压控制方法进行了试验研究。利用背压模拟装置替代微粒捕捉器 ,研究了排气背压对 YC6 10 8柴油机的动力性、燃油经济性、排放和排温等参数的影响 ,在此基础上讨论了微粒捕捉器定背压再生控制方法的可行性及控制限值。首次提出利用排气温度对背压控制方法进行修正 ,以保证捕捉器在正确的时机进行再生     

柴油发电机组的技术发展

简述柴油发电机组的种类及目前对其功能，技术性能等的要求。对柴油发电机组的三大部分即柴油机，发电机和自动控制，检测，保护装置的发展进行了全面论述。比较了国内外的技术水平，指出柴油发电机组今后的发展方向。     

柴油硫含量对发动机排放性能影响的研究

在一台直喷式涡轮增压柴油机上分别燃用4种不同硫含量的柴油,研究了燃油硫含量对柴油机排放性能的影响.研究结果表明,燃油硫含量对柴油机的烟度有直接影响,随着燃油硫含量的降低,柴油机的烟度明显下降,低负荷下燃油硫含量对柴油机的烟度影响较大,NOx排放随燃油硫含量的降低变化很小,而CO和HC排放则降幅明显,SO2排放随柴油机负荷的增加显著上升,随燃油含硫量的降低而显著下降.     

6170Z_LC型柴油机的研制

介绍6170ZC型柴油机研制过程中为提高柴油机功率、降低燃油消耗率与机油消耗率和提高工作可靠性所进行的设计研究以及样机性能试验和可靠性试验．结果表明，采用中冷及其它措施后增压柴油机的动力性、经济性、可靠性都达到了设计指标．     

R175A柴油发动机掺燃LPG的试验研究

在R175A发动机上掺烧LPG燃料,测量了不同工况下的气缸压力示功图,并进行了放热规律计算。着重分析了掺烧比、供油提前角、负荷等因素对LPG柴/油双燃料燃烧过程和烟度排放的影响,阐述了双燃料复合燃烧的特性和规律。