排气能量传递分析与结构优化

本文以热力学第二定律为基础，提出以Yong差函数EDF作为排气管系各位置点气体有用能的评价参数。论述了这一参数在柴油机与涡轮增压器联合装置能量转换过程中的合理性，进而结合工作过程计算，对排气系统中各部件的可用能损失及其传递效率进行了非定常计算，从而对排气系统的结构作出第二定律的评价，最后建立了以有用能传递效率为目标的最优化数学模型，对排气系统的结构设计进行了最优化计算。     

发动机废气能量的利用

本文主要介绍了废气中的可用能量及其在定压系统中的利用.阐述了为有效利用废气能量,在实践设计中排气系统的要求及充分利用废气在定压系统中推动涡轮作功的分析方法,以求提高涡轮的实际使用效率.     

引流角对排气效果的影响

如今,废气涡轮增压器已经在柴油机领域普及,其原理是利用气缸排出废气中的能量推动涡轮机旋转,带动与其同轴的离心压气机工作,实现进气压力的提升.本文根据某型直列6缸柴油机,在前人基础上,对排气管引流角提出改进,并利用Fluent软件,分析对比了不同引流角对排气系统的影响.结果表明:采用较小的引流角有利于排气通畅,降低废气对...     

蝶阀在可调二级增压柴油机中的调节特性计算研究

建立了以蝶阀作为调节阀的可调二级增压柴油机的平均参数模型,包括发动机本体模型、进排气系统模型、涡轮增压器模型和调节阀模型,其中蝶阀模型以工程上常用的流量系数为基础,针对柴油机排气的可压缩性进行了修正.利用该模型对调节阀的调节特性进行了计算研究.研究结果表明:蝶阀用作可调二级增压系统的调节阀在90°-60°开度区间内几乎无调节能力;在60°-0°开度区间内,能够近似地呈线性调节排气流量在阀门和高压级涡轮间的分配,同时也能实现对总增压压力的连续调节.     

船用低速柴油机余热利用调制技术研究

基于仿真软件GT-Power对某型船用低速柴油机开展余热利用调制计算.按有、无动力涡轮两种方案,研究了涡轮增压器匹配及改变废气旁通率对主机性能的影响;并分析了不同喷油正时、排气阀正时对主机性能的影响.结果表明:废气旁通率越大,排气能量越高;通过增大废气旁通率提高排气温度时,若不同时调整涡轮增压器大小会对主机性能产生不利...     

计及动叶顶部间隙影响的烟气涡轮数值模拟

本文以某船用增压锅炉涡轮增压机组中的烟气涡轮级为研究对象,采用全三维数值模拟技术和"混合平面"方法传递级间参数,利用标准k-ε双方程湍流模型和耦合隐式求解器,在考虑动叶顶部间隙情况下,通过求解三维定常雷诺平均Navier-Stokes方程来模拟烟气涡轮级叶栅三维湍流流动.文中分析了该型烟气涡轮级动叶顶部间隙流动的表现形式,并给出了叶栅出口参数的变化规律,分析结果对于该型烟气涡轮叶栅的气动优化设计具有一定的参考价值.     

高速增压柴油机增压系统优化设计

本文用广义一维非定常流动计算方法,对高速增压柴油机三脉冲排气系统进行了性能模拟与优化计算,并与优化后的MPC系统作了两种增压方式在排气有用能传递上的对比和特点分析。     

特斯拉涡轮结构参数影响分析及应用前景

相比于传统涡轮,特斯拉涡轮具有结构简易、制造公差要求低和密封性能突出等优点,能适应各种复杂的工作环境,但其能量转换效率相对较低,若能有针对性地解决能量损失问题,特斯拉涡轮的利用效率会有大幅提高。本文综述了特斯拉涡轮的发展现状,对涡轮喷嘴数量和结构、工作流体类型、圆盘间隙及厚度、出口半径等影响涡轮效率的因素进行了总结,分析发现以R245ca为工作流体、圆盘厚度为1 mm、盘间间隙为0.9 mm时特斯拉涡轮工作效率最高。同时,针对涡轮结构特点及其应用场景,探究了其应用于海洋能发电系统的可行性。     

排气蜗壳与轴流涡轮相互作用的气动性能研究进展

排气蜗壳是连接燃气轮机末级涡轮与大气的关键部件,同时也是进一步提高动力装置输出功率最有潜力的部件之一,其与上游末级轴流涡轮因紧密耦合而产生的流动复杂性和非定常性可对涡轮和排气蜗壳的气动性能产生较大影响。国内外研究大多集中于单独的排气蜗壳性能和优化,而对排气蜗壳与轴流涡轮之间耦合的相互作用研究很少。本文主要从排气蜗壳内流动和损失机理、涡轮和排气蜗壳之间流动的相互作用以及排气蜗壳和轴流涡轮耦合的数值研究方法等方面对排气蜗壳内部流场分布及其与轴流涡轮流动相互作用的气动性能研究进展进行综述,重点梳理了二者流动的相互作用以及相关研究方法。最后,对排气蜗壳与轴流涡轮气动性能耦合研究的未来研究重点和发展趋势进行了展望。     

涡轮进、排气管相互位置对其特性的影响

根据内燃机气缸数和排气能量利用方法的不同,增压器的涡轮有各种不同数目的进口。一般,增压器的涡轮壳体可有1—4个燃气进口。涡轮排气管常常做成带有一个单向的不对称的排气口。为了布置方便,废气涡轮的结构应予先考虑到进、排气管在不同的相互位置安装的可能性。因此,这些涡轮的涡轮级工作条件在大多数情况下决定于其进、排气壳的结构和它们的相互位置。这往往不能同时保证进、排气管布置最方便而涡轮的有效效率又最高。     

车用柴油机节能潜力的能质分析方法与试验研究

在热平衡分析基础上建立了柴油机能质分析的平衡计算模型,并以WD615(162kW)型车用柴油机为对象进行了试验研究,对比分析柴油机工作过程中的能质分布规律和节能潜力。结果表明:在冷却水及排气能量利用之前,柴油机的热平衡规律和有效能利用率一致。在柴油机最大扭矩点(约1 600r/min),系统有效功占总热量的百分比达到最大值,效率、冷却水和排气的可用能比例也达到最大,约有17%的可用能还未得到利用。不可逆燃烧、有限温差传热和摩擦损耗等因素降低了系统能量的能级,减少柴油机系统的损同时梯级利用排气及冷却水能量,是车用柴油机节能的可行手段。分析方法也为柴油机的效率评价提供了一种新的参考方案。     

Hydrogen aspiration in a direct injection type diesel engine-its effects on smoke and other engine performance parameters

An experimental study was undertaken to investigate the possibility of reducing diesel particulates in the exhaust by aspirating small quantities of gaseous hydrogen in the intake of a diesel engine. A single cylinder, direct injection type diesel engine was used in the experiments. Hydrogen flow rates equivalent to about 10% of the total energy substantially reduced smoke emissions at part loads. At the full rated load, reduction in smoke levels was limited; this is believed to be due to the lower amounts of excess air available in the cylinder. It was found that the engine thermal efficiency was dependent on the portion of hydrogen energy, out of the total input energy, supplied to the engine. There was no significant change in the hydrocarbon emissions but oxides of nitrogen in the exhaust increased with an increase in hydrogen energy.     

基于仿真计算的船用柴油机性能优化研究

以某船用大功率高增压柴油机为研究对象,采用一维工作过程软件进行仿真计算,研究不同排气管方案和不同米勒正时方案对柴油机性能的影响规律。结论是:通过匹配柴油机排气能量利用率更高的排气管和适当强度的米勒正时,可以在满足排放法规的前提下,降低柴油机热负荷和燃油消耗率,有利于提高柴油机的可靠性和经济性。     

热泳力作用下柴油机微粒在冷却通道中沉降规律研究

对热泳力作用下柴油机微粒在冷却通道中的沉降规律进行了研究。推导建立了热泳沉降率数学模型,在此基础上分析了在热泳力作用下,微粒大小、排气流速、排气与壁面温差以及通道尺度等因素对柴油机微粒在冷却通道中热泳沉降率的影响规律。研究结果表明,热泳力对柴油机微粒具有一定的脱除作用,通过合理设计和控制冷却通道的结构和运行参数,可以有效地提高柴油机微粒在冷却通道中的沉降率。热泳沉降技术为柴油机微粒的净化以及柴油机微粒分布的改善提供一条有效的途经。     

硬件在环仿真系统中柴油机工作过程建模研究

基于容积法建立了1135型非增压柴油机工作过程的数学模型;介绍了柴油机缸内工作过程数学模型中主要参数的选择原则,发生倒流时进排气管内工质状态的计算方法和使用Matlab/Simulink开发柴油机模型的主要特点;对发生进气门处倒流时进气管内工质状态不同的计算方法进行了对比分析。仿真计算结果表明,基于容积法建立的非增压柴油机工作过程的数学模型对柴油机的动力性和经济性具有良好的预测效果;在非增压柴油机进排气管内热力过程的建模仿真中,可以忽略进气门处倒流对进气管内工质状态的影响。     

基于静电捕集与电加热技术的船舶柴油机排气后处理技术

总结几种可用于船舶柴油机尾气后处理的基本方法,并对各种方法的原理、有效性等方面进行了分析,提出了静电捕集与电加热再生相结合的船舶柴油机尾气后处理技术．并从理论与试验上分析了该技术的可行性及其应用于船舶柴油机尾气后处理技术的优势。     

6BTA 5.9 G2-1 Cummins engine performance and emission tests using methyl ester mahua (Madhuca indica) oil/diesel blends

Neat mahua oil poses some problems when subjected to prolonged usage in CI engine. The transesterification of mahua oil can reduce these problems. The use of biodiesel fuel as substitute for conventional petroleum fuel in heavy-duty diesel engine is receiving an increasing amount of attention. This interest is based on the properties of bio-diesel including the fact that it is produced from a renewable resource, its biodegradability and potential to exhaust emissions. A Cummins 6BTA 5.9 G2- 1, 158 HP rated power, turbocharged, DI, water cooled diesel engine was run on diesel, methyl ester of mahua oil and its blends at constant speed of 1500 rpm under variable load conditions. The volumetric blending ratios of biodiesel with conventional diesel fuel were set at 0, 20, 40, 60, and 100. Engine performance (brake specific fuel consumption, brake specific energy consumption, thermal efficiency and exhaust gas temperature) and emissions (CO, HC and NOx) were measured to evaluate and compute the behavior of the diesel engine running on biodiesel. The results indicate that with the increase of biodiesel in the blends CO, HC reduces significantly, fuel consumption and NOx emission of biodiesel increases slightly compared with diesel. Brake specific energy consumption decreases and thermal efficiency of engine slightly increases when operating on 20% biodiesel than that operating on diesel.     

The effect of clove oil and diesel fuel blends on the engine performance and exhaust emissions of a compression-ignition engine

Diesel engines provide the major power source for transportation in the world and contribute to the prosperity of the worldwide economy. However, recent concerns over the environment, increasing fuel prices and the scarcity of fuel supplies have promoted considerable interest in searching for alternatives to petroleum based fuels. Based on this background, the main purpose of this investigation is to evaluate clove stem oil (CSO) as an alternative fuel for diesel engines. To this end, an experimental investigation was performed on a four-stroke, four-cylinder water-cooled direct injection diesel engine to study the performance and emissions of an engine operated using the CSO–diesel blended fuels. The effects of the CSO–diesel blended fuels on the engine brake thermal efficiency, brake specific fuel consumption (BSFC), specific energy consumption (SEC), exhaust gas temperatures and exhaust emissions were investigated. The experimental results reveal that the engine brake thermal efficiency and BSFC of the CSO–diesel blended fuels were higher than the pure diesel fuel while at the same time they exhibited a lower SEC than the latter over the entire engine load range. The variations in exhaust gas temperatures between the tested fuels were significant only at medium speed operating conditions. Furthermore, the HC emissions were lower for the CSO–diesel blended fuels than the pure diesel fuel whereas the NO_x emissions were increased remarkably when the engine was fuelled with the 50% CSO–diesel blended fuel.     

大气环境下柴油机尾排气管口边界条件及声辐射

在用不稳定流动方法模拟柴油机大气环境条件下排气噪声中，本给出了考虑尾管口处压力波动的非等熵准定常边界条件，而在排气声辐射采用Ｈｏｗｅ公式。两相结合，能够从管口透射声功率的角度从管口辐射噪声进行更为合理的描述。     

单缸柴油机电起动过程的试验研究

本文设计和开发了单缸柴油机起动过程试验装置,包括数据采集系统。在该试验台上分别开展了115和130两款典型单缸柴油机电起动过程实验研究,对不同活塞位置电起动过程历程差异进行对比。结果表明,单缸水冷柴油机在不打开减压开关起动时,活塞起始位置的不同对柴油机起动过程的影响较大。在活塞由吸气行程起动过程中,起动电机将历经起动堵转、峰值堵转和方波堵转三次堵转过程,起动最难;如从排气行程起动,起动电机仅历经一次起动堵转,起动最易;而从压缩行程起动,起动难度介于上述两者之间。试验数据显示,130机型自不同活塞起始位置开始起动,其功耗差约6.18倍,时间历程差约6倍。有效控制活塞起动位置处于排气冲程可有效提高发动机起动性能,大幅度节约起动所需电池能量,实现快速起动。