二甲醚与柴油互溶性实验研究

利用高精度热物性测量系统对二甲醚与柴油的互溶性进行了实验研究。实验系统中温度覆盖范围为-80~300℃,测量不确定度小于±0.002℃;压力测量范围为0~2 MPa,测量不确定度小于±0.7 kPa。测量了10%、20%、30%的二甲醚/柴油混合燃料的饱和蒸气压力和临界互溶温度。研究表明:二甲醚与柴油互溶性良好。混合燃料的饱和蒸气压力低于纯二甲醚蒸气压,并且随柴油所占混合组分的增加而减小,混合燃料蒸气压的降低有利于避免发动机燃油供给系统中的气阻;此外,混合燃料的临界互溶温度随二甲醚所占混合比的增加而降低,有利于燃用混合燃料的发动机在更低的环境温度下正常运行。     

柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料时的特性研究

开展了直喷式柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料时燃料互溶性、喷雾特性及发动机动力性、经济性和排放研究。结果表明:混合燃料的饱和蒸气压低于纯二甲醚的饱和蒸气压,有助于消除燃油系统的气阻;D20(含20%二甲醚)的油束与柴油相比较,贯穿度缩短,喷雾锥角增大,有利于燃油与空气的充分混合;柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料时,通过适当调整循环燃料量,动力性超过原机,最低当量油耗率下降了4.5%,烟度下降70%以上,NOx降低30%~50%。     

生物柴油对直喷式柴油机燃烧和排放的影响

列举了生物柴油的基本物化特性。介绍了生物柴油对直喷式柴油机燃烧和排放的影响。相比普通柴油,燃用生物柴油可以减少CO、CO_2、SO_2、HC、微粒以及碳烟的排放且不会影响柴油机工作性能。采用EGR、乳化油、多次喷射及微粒捕捉器等措施可以进一步降低使用生物柴油的微粒和NOx排放。生物柴油作为一种可再生的替代能源,以其良好的环境效应受到越来越多的关注。     

空气助力喷嘴雾化特性实验研究

人造冻云是飞机强度全天候实验室的必备研究项目。根据美国航空管理局FAA附录C中的规定,人造冻云的液态水含量为0 ~ 3.0 g/m³,中值直径为15 ~ 50 μm。本文对我国飞机强度全天候重点实验室拟选用的内混式空气助力孔式喷嘴的雾化特性进行了测量。研究了不同空气助力压力、不同水流量和不同喷嘴结构尺寸对宏观和微观喷雾特性及液态水含量的影响,提出了改善雾化质量以满足人造冻云要求和优选喷嘴的方法。结果表明：喷雾锥角越大、空气助力压力越高、水流量越小、喷嘴尺寸越大,则雾化水滴颗粒越小、雾化质量越好。     

耐二甲醚/柴油混合燃料的橡胶材料研究

柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料可以进一步地降低NOx和碳烟等主要排放指标,但柴油中掺入二甲醚后将造成燃料与燃油系统中橡胶密封件的相容性问题。按照通用的ASTM规范要求,试验研究不同特性密封橡胶的耐20%二甲醚/柴油混合燃料的性能。结果发现:与其他橡胶材料相比,丁腈橡胶在混合燃料中浸泡30天后,溶胀率低,力学性能变化相对较小且保持稳定。因此,丁腈橡胶可以在混合燃料发动机燃油系统中作为密封材料来使用。     

运用溶解度参数理论研究二甲醚与其它燃料、润滑添加剂、聚合物的相容性

利用溶解度参数理论对二甲醚与其它燃料、润滑添加剂、聚合物的相容性开展了研究。分析了二甲醚与其它材料的相容性热力学机理,归纳了可以有效计算溶液和聚合物溶解度参数的两种方法。计算出饱和二甲醚溶液在常温下(20℃)的溶解度参数为15．01(MPa)^1/2。利用这一计算结果可以预测二甲醚与醇类、植物油、柴油等燃料的互溶性,预测结果与试验结果有较好的一致性。研究表明：常温下二甲醚与轻柴油、具有长链的醇类和碳链长度在C15～C22之间的脂肪酸能够互溶,后两者是二甲醚发动机良好的润滑添加剂;并且同等碳链长度的情况下,脂肪酸与二甲醚的互溶性优于长链醇类。聚合物中丁腈橡胶(NBR)和聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)均能耐二甲醚腐蚀,可以满足二甲醚发动机的使用要求。     

多芯片PCB板热布局优化试验研究及数值模拟

应用红外热成像技术,对PCB板芯片组布局优化前后的表面温度进行试验测定,同时利用ICEPAK对PCB板表面温度场进行数值模拟,探索预测芯片组热布局效果的可行途径。试验结果表明布局优化后芯片组表面最高温度较随机布局从151.43℃降低至141℃,降幅为6.89%,布局优化降温效果明显。数值仿真发现PCB板导热系数、发射率、建模方式等因素对结果的准确性影响程度不同: 发射率总体影响较小,而导热系数的影响较为显著,建模时应尽量减少对元件结构的简化。采用改进后的仿真模型对芯片组布局进行计算,结果显示芯片表面温度计算值相对误差最小为0.33%,最大为5.99%,布局优化前后最高温度降低5.61%。仿真值与实验结果符合较好,说明合理运用数值模拟技术可以替代试验对电子元件进行热布局分析。     

智能交通摄像机工作热负荷实验评价

利用红外热像技术,对某新型智能交通摄像机工作热负荷状况进行实验研究,并针对相机核心功耗元件DSP（数字信号处理器）和FPGA（现场可编程门阵列）开展了模拟芯片实验。原机实验结果表明,相机工作热负荷对芯片性能的影响不容忽视,即便处于只进行图像采集而不做图像处理的较低功耗模式下,不加散热器时DSP芯片表面温度已接近设计上限,因而有必要进行相机散热结构优化设计。模拟芯片实验证实,芯片功率对其表面温度有显著影响,功率越高,芯片温度呈近似线性增长,同时散热器瞬时储热能力有所减弱,因此合理控制芯片功率可有效降低相机工作热负荷。对比分析相机辅助散热器热阻可知,该散热器效率较低,存在进一步优化潜力。