柴油机缸内速度场可视化的一种方法

本文以燃烧理论为基础,阐述进行柴油机后处理可视化的意义,提出在VC＋＋6．0开发平台下,利用OpenGL图形开发工具,进行柴油机缸内工作过程中速度场三维可视化的一种方法,对柴油机缸内工作过程研究有一定的指导意义。     

直喷化1105柴油机燃烧过程的三维模拟仿真及分析

利用KIVA-3V程序对经过直喷化改装的1105柴油机燃烧过程进行了三维模拟仿真,对计算结果进行了高级可视化后处理,得到了缸内空气运动、平均性能和排放曲线及各曲轴转角的温度场、压力场、湍动能分布等大量实时数据信息,形象地展示了缸内燃烧过程及流场变化。结果表明:数值模拟与实验结果较为吻合,可获得缸内工作过程的细节,对理解和改进柴油机燃烧系统具有重要的意义。     

以人为本的柴油机工作过程可视化系统设计

以科学计算可视化为指导思想，采用MVC风格体系结构作为系统的框架，对柴油机缸内燃烧数值模拟所获的计算结果进行实时可视化研究。通过调用可视化软件Tecplot对模拟计算所获的数据进行实时处理，利用Visual Basic开发图形显示系统，达到9幅图实时显示并且能够自由控制图像的动画视觉效果，从而开发出以人为本的柴油机工作过程可视化系统。     

增压直喷式柴油机缸内燃烧可视化及其排放的试验研究

采用AVL缸内视频系统对增压直喷式柴油机CC490ZQ实际工作在低、中转速下,缸内燃烧过程进行了可视化试验研究,同时测量了其烟度、HC、C0及NOx并进行了分析。结果表明：进气涡流是着火初期火焰分布形态的主要控制因素,随着负荷和增压压力的升高,导致燃烧室中心区的扩散燃烧及其比例增加;湍流混合对直喷式柴油机缸内混合燃烧起主要控制作用。     

基于可视化温度场分析的柴油机缸内燃烧过程研究

在一台视窗上置式柴油机可视化实验装置上用高速摄像机记录下缸内燃烧过程的火焰照片,应用三基色法计算了缸内燃烧温度场.结果表明,用三基色法分析的缸内温度场分布与实际情况相一致；结合示功图曲线对柴油机着火和燃烧过程进行了分析,得到的结果符合柴油机实际着火和燃烧过程的发展规律.燃油在高温缺氧情况下会发生裂解形成较高温度的较大碳粒,影响相应零部件的使用寿命和发动机性能.     

柴油机工作过程模拟计算

本文根据直喷式四冲程柴油机工作过程的特点，在恰当的确定缸内过程计算边界条件基础上建立了柴油机缸内工作过程和进排气系统工作过程数学模型；运用MATLAB语言编制了柴油机工作过程模拟程序，并对CY4102BZLQ柴油机工作过程进行了模拟计算。获得了缸内气体压力变化、温度变化及气体质量变化的仿真图形。模拟计算与试验结果的对比证明了该模拟计算程序的正确性和实用性。     

EGR对柴油机燃烧影响的可视化研究

基于单缸柴油机和phantom高速相机,搭建柴油机燃烧过程可视化平台,进行EGR对柴油机燃烧影响的可视化研究。在不同EGR率条件下分析了EGR对燃烧过程和火焰温度的影响规律。研究表明,通过可视化平台可以从燃烧室底部直接拍摄燃烧火焰。在小负荷、自然吸气条件下,随着EGR引入,着火时刻推迟,火焰温度降低,高温区域的面积减小。EGR率为20%时,缸内着火区域面积明显减小,火焰亮度显著降低。缸压数据分析结果显示,随着EGR率的增加,爆发压力和放热率峰值减小,缸内平均温度降低。     

柴油机放热规律在数值计算中的应用

柴油机缸内燃烧过程的模拟是柴油机工作过程模拟的基础,燃料燃烧放热规律决定了缸内压力变化和能量转换的过程,进而影响整个燃烧过程。笔者以TBD234V12增压中冷柴油机为母型机,根据热力学第一定律,利用MATLAB语言编制了柴油机实测示功图反算放热率的程序,计算出燃烧放热率,以此作为已知数据进行工作过程计算,为柴油机工作过程和燃烧过程的研究提供了更为真实准确的燃烧放热规律。同时,利用三韦伯曲线来模拟缸内的放热规律,在达到同样柴油机综合性能指标条件下,分析二者的共同点与不同点。     

IEGR对小型非道路柴油机性能影响的可视化研究

以某小型非道路柴油机为样机,搭建了柴油机缸内喷雾燃烧过程可视化研究平台,进行缸内燃烧过程高速摄影研究,分析内部废气再循环（Internal Exhaust Gas Recirculation,IEGR）对小型非道路柴油机燃烧及排放性能的影响规律。结果表明,引入IEGR会缩短滞燃期,延长燃烧持续期。IEGR在低负荷时可提高缸内燃烧温度,在中高负荷时则可以降低缸内燃烧温度。随着IEGR率增大,NOx逐渐降低,且这种降低的趋势随负荷率的增加愈趋明显,SOOT均有一定程度的升高,但并未严重恶化。IEGR对柴油机油耗有一定的改善效果,且随负荷率的减小,IEGR对油耗率的改善效果增强。     

可变涡流对高速柴油机性能影响的仿真研究

采用计算仿真的方法模拟某高速柴油机缸内的工作过程,分析柴油机缸内及进排气道内的流场、缸内燃烧过程以及有害排放物的生成。计算过程中采用部分或完全关闭一个进气道的方法改变缸内涡流状况,分析不同气道关闭方案下缸内涡流的强度,及其对柴油机动力性、经济性及排放性能的影响。计算结果表明,对柴油机完整工作循环进行三维数值模拟计算可获得缸内瞬态流场参数,当转速低于2400r·min-1时,完全关闭一个进气道可以在对动力性和经济性影响很小的情况下显著提高缸内涡流强度,减少碳烟的峰值生成量;部分关闭一个进气道,可以在对动力性、经济性几乎不影响的情况下减少NOx的生成量。     

基于变分模态分解和交叉小波变换的柴油机失火故障诊断

针对强噪声干扰下柴油机失火故障难以诊断的问题,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)与交叉小波变换(cross wavelet transform,XWT)的柴油机失火故障诊断方法。该方法首先通过VMD将缸盖振动信号进行分解、自适应消噪及信号重构,再利用XWT对任意两个连续工作循环信号进行时频相关分析,进一步消除振动信号中的干扰噪声以提取柴油机燃烧特征,最后通过计算时频空间各缸能量占比进行柴油机失火故障诊断。通过对仿真信号分析及柴油机失火故障诊断,结果表明:该方法可以消除强噪声干扰,提取柴油机燃烧周期瞬态振动冲击特征,有效地识别柴油机失火故障。     

基于缸盖振动信号的柴油机多工况性能预测

采用小波分析法和时间序列法从柴油机缸盖表面振动信号识别气缸压力,通过对示功图 进行分析计算得到了相应的放热规律;采用双韦柏函数对放热规律进行拟合,建立了双韦柏参数的多工况变化关系式,实现了放热规律的多工况计算,并与工作过程数值计算相结合,从柴油机缸盖振动信号预测多工况性能。     

S195、S1100型柴油机油量限制和扭矩校正的研究

本式主要以S195型柴油机为例,论述了改善单缸小功率柴油机扭矩特性的途径。从影响柴油机扭矩特性的因素考虑,分析了S 195型柴油机用单体喷油泵的速度特性。文中还分析了机械式校正器的工作原理和结构,介绍了校正参数的计算方法。     

车用柴油机燃油喷雾的研究发展

详细描述了柴油机燃油喷雾领域的国内外研究现状,并在此基础上分析了柴油机燃油喷雾领域中面临的几个关键问题——柴油喷雾的可视化测试技术研究、柴油喷雾中的空气卷吸运动分析、CFD喷雾模型的持续完善,这些关键问题的解决也预示着对柴油机燃油啧雾的更深一步的认识,同时比较分析了研究喷雾特性的实验设备,指出设计更加类似柴油机真实工作环境的光学设备是深入理解柴油机缸内过程的关键.     

扩缸与增压——提高现有柴油机功率的两种途径分析

本对比分析了现有机型上采用扩缸和增压方法对柴油机燃烧组织、工作过程，机械负荷与热负荷以及整机性能的影响。扩缸在工作过程组织上与原机无本质上的区别，在提高功率的同时，机械负荷加大，强度下降。     

TBD620柴油机进气系统性能研究

对TBD620柴油机进气系统进行了理论和试验研究。缸头气道稳流试验数据表明该机在低负荷工况下,在进气量较小时,采用单独涡流气道进气和直流气道不完全封闭,可以获得较大的进气涡流,达到改善大功率柴油机低负荷性能的目的。     

闭式循环柴油机系统的仿真研究

本文基于内燃机热力循环理论，编制了内燃机工作过程仿真程序，针对4102柴油机进行了开式循环和闭式循环的稳态模拟。通过计算结果与试验数据的比较，验证了计算的正确性。并比较了开式循环和闭式循环的各项参数，给出工质中不同含量的二氧化碳对闭式循环柴油机的影响规律。     

基于零维模型的柴油机建模与仿真

通过对柴油机缸内热力工作过程的分析,建立了柴油机的Matlab/Simulink零维仿真模犁,并将其计算结果与发动机热力性能分析软件AVL Boost的计算结果进行对比,结果表明,该模型对四冲程增压柴油机的仿真计算具有较高的精度,验证了模型的正确性。     

基于数值模拟的排气歧管优化策略

在台架试验的基础上,采用一维发动机工作过程计算和三维CFD模拟技术研究了4缸柴油发动机各缸排气温度差异的影响因素.模拟结果表明:台架试验测量的各缸排温差异是受各缸工作过程、测量点位置和排气歧管结构的综合影响,其中排气歧管结构是主要的影响因素.排温测量点位置越接近排气门,越能反映缸内的热负荷状况.基于数值模拟结果,优化了原发动机排气歧管,并提出了排气歧管优化策略.     

基于瞬时转速和机器学习的船用柴油机健康状态评估

在一台Z6170型船用中速柴油机上进行了发动机故障模拟试验。首先,将不同工况下监测的瞬时转速信号的多维特征参数进行极差(MIN-MAX)标准化处理,并利用t-分布领域嵌入(t-SNE)算法对特征参数进行降维处理。然后,采用随机森林(RF)算法建立了发动机气缸故障诊断模型。结果显示,监测蕴含柴油机运行状态丰富信息的瞬时转速信号,采用tSNE和RF算法建立的柴油机运行状况评估及气缸故障诊断模型可以有效评估发动机健康状态,以保证其安全可靠运行。