纳米异质粒子对燃油射流喷雾特性的影响

选用平均粒径为20 nm的CeO₂纳米粒子,以油酸为表面活性剂,采用两步法配制质量浓度分别为50与100 mg/L的纳米燃油,分别称为Ce50和Ce100燃油;测量柴油和纳米燃油的密度、黏度和表面张力等基础物性参数;在高压共轨喷雾试验台上拍摄燃油射流喷雾发展过程的影像,应用Matlab软件处理影像,得到喷雾贯穿距和喷雾锥角等特性参数. 结果表明：与柴油相比,Ce50和Ce100纳米燃油的黏度分别增加了2.1%与4.7%,密度和表面张力的增加量较小. 在相同喷射压力下的不同喷雾发展时刻,纳米燃油的油束贯穿距大于柴油,喷雾锥角略小于柴油. 在背压为2 MPa、喷射压力分别为80、120和160 MPa时,与柴油相比,Ce50纳米燃油的喷雾贯穿距分别增加了1.4、1.9和2.4 mm,Ce100纳米燃油的贯穿距分别增加了2.9、2.9和3.7 mm. 随着喷射压力的提高,纳米燃油与柴油在喷雾贯穿距和喷雾锥角上的差异增大. 当燃油喷射背压增加时,油束的贯穿距缩短而喷雾锥角增大,不同质量浓度纳米燃油和柴油的贯穿距和喷雾锥角的差异有所减小.     

直喷汽油机喷雾粒径特性

利用激光衍射技术研究了直喷汽油机喷油器喷雾粒径在不同喷射压力、不同喷射脉宽和不同空间条件下随时间变化特性。试验结果表明:在喷雾开始和结束时喷孔内外压差不稳定,容易出现大直径液滴;在喷射过程中燃油喷射压力和喷射脉宽对喷雾粒径的影响是一个动态过程,在燃烧系统开发过程中需要优化喷油器参数以获得最优喷雾粒径;燃油喷雾液滴在空间分布并不均匀,油束中心区域液滴直径大于边缘区域液滴直径。     

近后喷对高压共轨柴油机燃烧过程影响的数值计算

应用CFD模拟软件FIRE针对车用增压共轨柴油机在高负荷工况下采用近后喷策略的缸内工作过程进行了数值计算。分析了后喷量和主/后间隔角对燃烧过程的影响。研究结果表明,随着后喷量和主/后间隔角度的增加,缸内燃烧压力、放热规律及缸内温度曲线的峰值降低,燃烧重心推迟,燃烧噪音和NOx生成量减少,但经济性有所恶化。同时,增大后喷量一方面可使后喷燃油的贯穿距增大,在壁面附近高温缺氧区域内形成的燃油蒸汽增多,增加了后喷燃油的Soot的生成量,另一方面增强了对缸内流场的扰动效果,使得更多的氧气进入燃烧产物区,加速了Soot的氧化,因此选取适当的后喷量可以获得较低的Soot的生成量。后喷间隔过大时,Soot排放有明显增加的趋势。     

针阀运动和油压波动对燃油喷雾特性的影响

针对一多孔喷油器数值模拟研究了喷嘴内针阀运动和油压波动对燃油在孔内流动过程及孔外雾化过程的影响。研究结果表明,引入油压和针阀升程的变化后,喷雾形貌及贯穿距离和锥角等喷雾特征参数均与实验结果更为吻合;而将油压和针阀升程视作恒定时其喷雾贯穿距离在喷射前期明显偏大,喷雾锥角相对较小。故在柴油机模拟计算过程中要充分考虑喷嘴内油压波动和针阀运动等因素对燃油的孔内流动、雾化、混合、燃烧及有害物生成的影响。     

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。     

轨压传感器性能测试系统设计

本文对共轨柴油机轨压传感器输出特性性能测试方法进行了研究,提出了一种基于故障诊断仪和喷油压力试验台及线束,测试轨压传感器输出特性的新方法;同时,与国外测试系统进行了性能对比试验。测试和台架试验结果表明,研制的轨压传感器性能测试系统的性能良好,可替代进口产品,实用性强,具有一定的推广应用价值。     

高压共轨喷射柴油机采用燃料主喷和后喷的燃烧模拟

为了解后喷对柴油机燃烧、排放的作用,利用商用计算软件STAR-CD对高压共轨柴油机进行了改变后喷量和主后喷间隔的燃烧模拟。结果表明,后喷对NOx影响不大,碳烟显著降低。随着后喷量逐渐增大,碳烟曲线由单峰演变为双峰,且峰值明显降低,这是后喷燃油恰处于氧气较浓的区域着火燃烧,产生碳烟相对较少的结果。后喷扰动使得燃油和碳烟与氧气的混合加强,燃烧强化,高温区增大,后期碳烟氧化速率明显增大。主后喷间隔4°CA时25%后喷量的作用最明显,碳烟最终生成量减少37.6%。综合考虑热效率,认为后喷量取20%左右为宜。主后喷间隔过大时,碳烟有增加的趋势。     

柴油机电控蓄压式喷油系统共轨燃油压力的控制研究

为了对柴油机电控蓄压式喷油系统的共轨燃油压力进行准确、实时的控制,满足喷油量和喷油压力柔性控制的需要,采用电液比例溢流阀作为共轨燃油压力调节器,从而实现对共轨燃油压力电子控制;基于MC68HC11系列单片机,设计并应用了共轨燃油压力模糊PID控制器,从而实现对共轨燃油压力的闭环控制.试验结果表明:采用电液比例溢流阀和模糊PID控制器后,可使共轨燃油压力的实际值更接近于理想值,并且减小了共轨燃油压力的波动量.     

入流速度对车用催化转换器流动特性的影响

用CFD软件FLUENT对三种不同入流速度下的催化转换器的速度场、压力场进行了三维稳态流动数值模拟,模拟结果显示:对于同一催化转换器,入口流速越大,催化转换器气流分布越不均匀,其压力损失越大。     

混合气质量对乙醇发动机均质压燃燃烧特性的影响

在一台经改造而成的单缸均质压燃（HCCI）发动机上,以乙醇为燃料研究了不同循环供油量和废气再循环（EGR）率对HCCI燃烧的动力性、经济性和排放性的影响。结果表明：乙醇燃料HCCI燃烧有较高的指示热效率,最高可以接近60％;最高平均指示压力Pmi为0．6MPa;过量空气系数φa和EGR率的合理组合可以有效控制HCCI燃烧的着火正时和NOx排放,但是EGR的加入会导致HC和CO排放增加。     

乙醇/汽油喷雾特性试验研究

采用高速摄像技术在定容弹内对直喷汽油机多孔喷油器的喷油特性进行了研究,通过改变环境压力、喷油压力、喷油脉宽分析了这些因素对喷雾发展的影响.此外,重点研究了环境压力和喷油压力对喷雾贯穿距的影响.研究结果表明,随着环境压力增大,喷雾贯穿距减小;随着喷油压力增大,喷雾贯穿距增大;随着喷雾发展,环境气体围绕喷雾向相反方向运动,并且形成漩涡.     

孔隙压力对岩样全部变形特征的影响

目的 研究了孔隙压力对剪切带图案及岩样全部变形特征的影响．方法 利用FLAC内嵌语言编制的FISH函数计算平面应变压缩岩样轴向、侧向、体积应变及泊松比．在峰前及峰后，岩石的本构模型分别取为线弹性模型及莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型．结果 随着孔隙压力的增加，岩样的破坏区域越来越广泛；剪切带倾角都接近于Arthur倾角；峰值强度及所对应的轴向、体积应变及侧向应变的大小均降低．当孔隙压力较低时，峰后应力-轴向应变曲线及应力-侧向应变曲线软化段斜率基本保持不变，根据单轴压缩条件下的解析解，这是由于岩样的破坏模式不随孔隙压力的增加而改变．结论当孔隙压力较高时，大量的单元发生破坏将消耗较多的能量，这使应力-轴向应变及侧向应变曲线软化段变平缓；岩样在轴向应变较低时就可获得较高的侧向变形量及泊松比，甚至负的体积应变．岩样失稳破坏的前兆的明显程度不随孔隙压力的改变而改变．     

二甲基醚喷雾特性试验

利用纹影光学系统和高速数码摄影机对定容燃烧弹内的新型代用燃料二甲基醚的喷雾和蒸发过程进行了系统的研究,并与柴油的喷雾和蒸发特性进行了比较。结果表明,二甲基醚的喷雾射程和锥角随环境参数变化的规律与柴油相似,但在相同条件下,二甲基醚的喷雾射程比柴油小,喷雾锥角比柴油大;二甲基醚的蒸发速度比柴油快。在喷雾的发展过程中,二甲基醚燃料在喷雾影像区域内的分布比柴油均匀。     

Effect of Air Pressure on Hardened Layer of U75V 60 kg/m Heavy Rail after Heat Treatment

The samples cut from U75V 60 kg/m heavy rail are heated to 900 ℃ in resistance furnace and then put into air spraying channel to be cooled for 80 s, and change air pressure from 0.16 MPa to 0.33 MPa, and observe the effect of air pressure on hardened layer. The thickness and hardness of hardened layer increases with the increase of air pressure, and the thickness is more than 24 mm at the center and top fillets of rail head, and more than 15 mm at the blow fillets of rail head when air pressure is more than 0.26 MPa. During the tempering after heat treatment, tempering temperature of rail head is more than 570 ℃ when air pressure is separately 0.16 MPa, 0.20 MPa and 0.23 MPa, which is higher than finishing temperature of pearlite transformation at the cooling rate of 3 ℃/s according to CCT curve of U75V steel. When air pressure is separately 0.26, 0.30 and 0.33 MPa, the tempering temperature is 529 ℃ lower than finishing temperature of pearlite transformation at the cooling rate of 3 ℃/s. Under this condition, pearlite transformation is finished totally, so in order to reduce air consumption and control the cost, proper air pressure for U75V 60 kg/m heavy rail heat treating should be 0.26 MPa; the cooling rate increases with the increase of air pressure, and the average cooling rate on the surface of rail head is more than 3.21 ℃/s when air pressure is more than 0.26 MPa, and the largest cooling rate occurs at the top fillets of rail head.     

微槽群表面喷雾冷却换热特性

在闭式循环喷雾冷却系统中,以蒸馏水为工质,喷雾体积通量从0.938 L/(m2·s)增至12.73 L/(m2·s)的情况下,实验研究了微槽群表面的槽道尺寸对喷雾冷却换热性能的影响.结果表明:微槽群表面可明显提升换热效果,提升程度取决于槽道尺寸和喷雾流量.小流量(1.146~1.604 L/(m2·s))时,最佳槽面结构槽深、宽、间距分别为0.5、0.4、0.6 mm;大流量(12.73 L/(m2·s))时,最佳槽面槽深、宽、间距分别为0.5、0.2、0.4 mm,在表面温度为80℃时,其热流密度达202.5 W/cm2.从光面喷雾与微通道流动换热相结合的角度,给出了微槽群表面喷雾冷却强化换热机理;推导了反映蒸发换热特性和槽道尺寸对换热影响的微槽群表面量纲一换热准则方程,可方便用于工程设计.     

高压共轨燃油喷射系统的喷油器测试装置研究

搭建了高压共轨喷油器测试装置,采用比例、积分和微分(Proportional Integral Deriva-tive,PID)算法控制喷油脉宽、喷油压力和喷油流量,并进行了测试研究.测试结果验证了高压共轨喷油系统喷油器测试装置的可靠性.     

Experimental Study and Numerical Simulation on Spray Characteristics of New-Type Air-Assist Nozzle

To investigate the spray characteristics of a new-type air-assist nozzle, three-dimensional laser phase Dopper analyzer (PDA) was used to measure the spray parameters. The external flow fields of the nozzle were simulated by means of computational fluid dynamics (CFD). The distributions of the diameter and the axial velocity for the droplets were analyzed respectively. The results indicate that, the mean diameter of the droplets fluctuates along the center axis. The distance between the measurement point and the nozzle increases, the axial velocity of the droplets decreases. The further the measurement point from the center axis is, the smaller the axial velocity of the droplets is. With the increase of the nozzle pressure drop, the axial velocity of the droplets improves while the mean diameter of the droplets is reduced, and the distribution uniformity of the droplets is better for the diameter. The simulation result agrees well with the experimental data. The average deviation ranges from 3.9% to 7.7%.