基于冷却液控制参数的柴油机变海拔热平衡试验

利用自主设计的柴油机高海拔热平衡试验系统,进行不同模拟海拔(0 m、3500 m、5500 m)基于冷却液控制参数的电控共轨柴油机全负荷热平衡试验,研究了柴油机变海拔热平衡规律,全面分析了变海拔条件下冷却系统控制参数对整机热平衡影响的机理与规律,优化标定了不同模拟海拔下最佳冷却液流量。结果表明:随海拔升高,发动机热负荷升高,集中表现在缸内燃烧温度峰值增加且对应曲轴转角减小;全工况冷却系统散热量呈普遍下降趋势,高散热量区分布在全负荷的中高转速区。冷却液温度由60℃升至80℃,冷却系统散热量占比下降4.1%,有效功率和排气散热量占比分别增加约1.7%、1%,且随海拔升高,冷却液温度对热平衡的影响更加明显。随着冷却液循环流量的增加,冷却系统散热量明显增加,有效功率与排气散热量变化不明显;不同海拔条件下,当冷却液流量达到某一限值时,冷却系统散热量增加幅度都开始减缓,全速全负荷工况下,这一限值随海拔升高(0～5500 m)由18.5 m~3/h增至20 m3/h。     

煤基复合燃料柴油机不同海拔燃烧与排放特性

基于柴油机高海拔燃烧与排放特性模拟试验台,开展了煤基复合燃料(33%煤基含氧燃料,67%-35#柴油)柴油机不同海拔燃烧与排放特性研究。结果表明,随着海拔升高,煤基复合燃料柴油机最高燃烧压力降低,放热率峰值下降,滞燃期延长,PM2.5排放增加,海拔2500 m标定工况PM2.5排放比平原增加28.9%。与燃用柴油相比,相同海拔下,煤基复合燃料柴油机滞燃期延长,燃烧持续期缩短,PM2.5排放减少,且海拔越高PM2.5排放降低幅度越大。煤基复合燃料柴油机高海拔燃烧过程数值模拟结果表明,海拔5500 m煤基复合燃料soot排放明显降低。     

高速直流电动机提高运行效率的措施

直流电动机一般额定转速在3000r/min以下,其铁芯损耗、附加损耗和机械损耗在电机总功率中所占的比例分别为4%～5%、0.5%～1%和1.0%～1.5%的范围,对电机的温升和其他性能的影响并不大.但电机转速提高,这三种损耗将急剧上升,对电动机最明显的影响是温升上升、输出功率下降(效率下降).     

渐开线斜齿轮短齿廓修形降噪分析*

为了降低特定工况下减速箱的噪声特性,找到相对最佳的渐开线斜齿轮修形方式,该文基于专业的齿轮修形软件Kisssoft和多学科一体化软件LMS Virtual Lab,根据短齿廓修形可以改变渐开线斜齿轮的端面、轴向重合度的原理,比较了未修形和经过不同短齿廓修形方式达到特定重合度后的渐开线斜齿轮减速箱声功率级的大小。分析了经过短齿廓修形后的减速箱声功率级在转速500~2000 r/min之间显著下降的原因,并对经过短齿廓修形后的减速箱声功率级在2500 r/min和3000 r/min时并未明显下降的原因做了解释。最后根据减速箱声功率级在转速500~2000 r/min之间的平均降幅,认为通过齿形鼓形修形使得渐开线斜齿轮的端面、轴向重合度分别为1.516、0.864时,减速箱声功率级降幅最大,降噪效果最好。     

增程式电动汽车动力总成参数匹配设计

增程式电动汽车作为一种新型节能环保型汽车,是传统内燃机汽车向纯电动汽车过渡的一种车型;根据动力传动系统的设计原则和设计目标,基于铃木奥拓燃油汽车改装设计了增程式电动汽车的动力传动系统的参数匹配方法,根据电动汽车基本参数及其控制目标,对动力总成系统的关键零部件进行了匹配设计;匹配结果表明:电动机的额度电压为60 V,最高转速为4 000 r/min,额定功率为8 kW,额定转矩为40.43 N·m,峰值功率为11 kW,最大扭矩为80.86 N·m;增程器采用马勒增程器和两缸直列四冲程发动机;动力电池组采用磷酸铁锂子电池,单组额定容量为80 Ah、总电压为96 V;对于指导增程式电动汽车的开发、提高汽车性能和安全性,以及对于电动汽车底盘集成控制系统的开发都具有重要的工程应用意义。     

补气方式对R410A冷藏系统性能的影响

针对普通冷库冷藏系统存在排气温度过高、制冷性能较低等问题,研发了一套采用微通道换热器的变频转子压缩机新型冷藏系统,研究系统在不同压缩机转速情况下、采用不同补气形式对系统制冷性能的影响。结果表明：库外温度为32℃时,压缩机转速从3 000 r/min提升至5 000 r/min过程中,分别与不补气系统对比,低压补气系统时排气温度降低了20.54%～22.61%、压缩机功率提高了0.28%～9.19%、制冷量增加了1.15%～4.52%、COP增加了1.41%～3.43%;中压补气系统排气温度降低了18%～20.42%、压缩机功率提高了8.38%～17.29%、制冷量增加了7.86%～18.48%、COP增加了5.08%～8.97%。     

燃用天然气合成油增压柴油机特性研究

在一台增压中冷柴油机上分别燃用常规柴油与代用燃料天然气合成油(GTL),供油提前角分别设为上止点前9°和12°CA,对比研究了燃用这两种燃料的柴油机动力性、经济性、燃烧和排放特性.与柴油相比,燃用GTL的柴油机有效功率和转矩不变,有效燃油油耗率降低,有效热效率相当;GTL的最高燃烧压力和放热率峰值均略低,GTL的着火时刻、缸压和放热率峰值出现时刻均略晚,燃烧持续期略长;与柴油相比,在试验工况下GTL平均降低了16.6%HC、14.5%CO、15.7%碳烟和15.1%NOx排放.试验结果显示GTL是一种有潜力的低排放代用燃料.     

变工况下缩放型流道涡轮动叶中激波对吸力面气膜冷却的影响

为了研究涡轮缩放型流道动叶中尾缘燕尾型激波与叶片吸力面相互作用对气膜冷却的影响,本文对不同转速和不同吹风比下无导叶对转涡轮高压动叶吸力面上激波与二次流对冷却流动及壁面静温的影响进行了数值研究。冷却孔位于高压动叶吸力面约30%轴向弦长处,沿叶高均布。共模拟了三种转速(高压动叶),分别为5460r/min、6970r/min和7800r/min;在每个转速下分别模拟了两种不同冷却气流进口速度,分别为10m/s和20m/s。从模拟结果可见,高压动叶吸力面上静温过激波作用位置后会有明显的上升,且在不同工况和不同冷却条件下静温升的大小存在差异。在高压动叶吸力面两端,冷却效果下降明显,二次流成为影响气膜冷却的主导因素,尤其是在叶片顶部。     

密封舱光学玻璃对航空成像光谱仪光谱辐射影响的研究

航空高光谱遥感通常工作高度在海拔4000m以下,对于高海拔地区则需要采用密封舱飞机作为平台,而密封舱飞机底部玻璃窗口会对航空成像光谱仪光谱辐射产生影响,如何确定并消除该影响则成为航空高光谱遥感能否应用于高海拔地区的关键。我们研究小组提出了一种利用密封舱光学玻璃进行实验室定标的方法来进行研究,这种方法可以确定光学玻璃对航空成像光谱仪光谱偏移和辐射强度的影响。研究表明,光学玻璃对光谱仪的光谱偏移影响较小,在1%以内;而对光谱仪的辐射强度影响较大,在10%至50%之间,尤其是对短波红外波段影响较大。通过实验我们可以生成新的光谱定标文件和辐射定标文件来消除该光学玻璃的影响,从而使机载高光谱遥感能应用于更广泛的地区。     

补气技术应用于低温变频空调器的实验研究

针对电动客车用热泵空调器在低温工况下压缩比大、排气温度高、容积效率偏低、系统性能降低等突出问题,提出了带经济器的补气技术,并对系统循环过程进行理论分析,测试了在-15℃的环境温度、不同压缩机转速下,补气技术对电动客车用低温变频空调器的性能影响。结果表明:与不补气的热泵空调器相比,采用补气技术可显著降低压缩机排气温度,使系统安全可靠运行,特别是压缩机转速为5000r/min时,不补气时排气温度高达116.7℃,而补气时排气温度为99.6℃,相比下降了14.7%;采用补气技术提升了系统制热量和制热性能系数COP,且随着压缩机转速的提高,其效果更加显著,当压缩机转速由2000r/min提高到5000r/min时,与不补气的热泵空调器相比,系统制热量提升了16.2%~22.7%,COP提升了2.8%~14.2%。     

PODE3-5/柴油混合燃料高海拔喷雾特性研究

利用定容弹喷雾试验台,开展了柴油、PODE_3-5/柴油混合燃料(20%PODE_3-5+80%柴油)、PODE_3-5三种燃料喷雾特性试验,研究了不同海拔热力学边界条件下混合燃料喷雾浓度场分布,喷雾贯穿距和喷雾锥角以及喷雾体积、卷吸质量、轴向和径向当量比、索特平均直径的变化规律。结果表明：随着海拔的升高,混合燃料喷雾过程中韦伯数和奥内佐格数降低,抑制了燃料二次雾化破碎,环境压力对喷雾纵向发展影响较为明显,环境温度对喷雾横向发展更为明显。PODE_3-5燃料较低的蒸馏点和运动黏度促进了雾化发展,导致喷雾贯穿距和喷雾锥角同时降低,且降低幅度随PODE_3-5含量增加和海拔升高而增大。海拔5500m环境条件下,PODE_3-5/柴油混合燃料喷雾贯穿距和喷雾锥角比柴油分别减小9.2%和22.1%。     

连续模式相干测风激光雷达性能优化分析及实验研究

基于风场探测的需求,采用1 550 nm波长连续激光种子源搭建了一套全光纤结构多普勒相干测风雷达系统。从雷达方程出发,对连续激光相干雷达载噪比方程和不同雷达收发望远镜聚焦位置下风速合成权重进行了分析。针对测风雷达要求设计了5~200 m的变焦激光收发望远镜模块。扩束系统采用伽利略折射式结构,发射光束准直下扩束比为23,光学质量接近衍射极限。标定测试通过对旋转电机圆盘转速测量完成。转盘转速范围为-3 000 r/min到+3 000 r/min,转盘直径为26 cm。在视向速度多普勒频移分别为正向和负向时,雷达系统速度测量结果与通过圆盘转速计算值的相关系数为0.998与0.993,标准差为0.151 m/s和0.229 m/s。使用该测风激光雷达开展室外大气风速探测实验,取得了良好效果。     

基于超磁致致动器的车削振动主动控制

设计了一种基于模糊PID控制器和超磁致伸缩致动器的车削振动主动控制系统,推导了超磁致伸缩致动器和专用刀架的数学模型,并在Matlab环境下进行建模仿真,当振动频率在50~100 Hz时,仿真结果表明该控制系统能抑制振幅达50%以上;在现场车削试验中,以普通45#钢为车削工件,分别在转速1 500 r/min、车削深度为0.07 mm和转速3 000 r/min,车削深度为0.04 mm下,对车削振动进行主动控制,结果证明所设计的车削振动控制系统能够抑制振动幅度达30%以上。     

不同海拔下青海草甸土中溶解性有机质的荧光光谱特征

溶解性有机质（DOM）是土壤中对气候变化较为敏感的组分，在重金属迁移转化、碳释放等土壤环境化学过程中占有重要地位。同时，青藏高原也是对气候变化最为敏感的地区之一。而应用荧光光谱来探明气候条件的变化对土壤DOM的影响，从而确定气候变化背景下DOM的环境化学行为方面的研究较少。通过采集青海板达山不同海拔高度下（2 800，3 000，3 300，3 600和3 900 m）的草甸土，应用三维荧光-平行因子分析的方法测定土壤中DOM的荧光光谱，揭示草甸土中DOM的来源、组成和性质对不同海拔气候条件的响应特征。结果表明：海拔对土壤理化性质有重要影响。随海拔升高，土壤pH显著降低，而有机质的平均值则从6.32%提高至13.75%，但溶解性有机碳含量未有显著性变化。同时，海拔对DOM的来源与性质也产生影响。DOM的BIX指数随海拔升高而升高，表明：微生物源对高海拔土壤中DOM的贡献更高，可能是由于高海拔下的低温限制了植物残体等的分解和有机质的矿化。而FI指数（1.332~1.621）处于自生源特征值（FI=1.9）和陆生源特征值（FI=1.4）之间，表明：DOM的来源既有自生微生物活动产生，又有植物残体与根际分泌物等陆源的输入。但HIX指数在不同海拔土壤DOM中无显著性差异，说明：海拔的升高未显著改变DOM的腐殖化程度。平行因子分析的结果显示，在青海草甸土DOM中识别出6个有机组分（C1-C6），分别是：两个类胡敏酸组分（C2和C4）、两个类富里酸组分（C1和C3）、一个水溶微生物副产物（C5）和一个类蛋白组分（C6）。其中，类富里酸和类蛋白分别是DOM中占比最高（54.69%~59.78%）和最低（5.42%~8.47%）的组分，类胡敏酸则平均占DOM的25.08%。对不同海拔下DOM的有机组分进行主成分分析，结果显示：各海拔土壤DOM的样点基本分散开，这说明DOM的组成对海拔高度具有响应。类富里酸组分C3、类胡敏酸组分C4和类蛋白组分C6对各DOM组成差异的贡献最大。随海拔升高，C3和C6的相对比重显著升高，C4则显著降低。这说明高海拔的气候条件对类富里酸和类蛋白的生成有增强作用，但限制了类胡敏酸的产生。研究表明：不同海拔气候条件下，青海草甸土中DOM的来源、性质和组成均有重要差异，研究结果对评估青藏高原地区的土壤碳库，并为预测全球气候变化背景下DOM对土壤中重金属迁移转化和碳循环等环境化学行为的影响提供理论基础。     

柴油机燃烧过程中多环芳香烃形成历程的研究

利用现代柴油机全气缸取样试验平台,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS),对现代柴油机燃烧过程中多环芳香烃的形成历程进行了探索性研究.研究结果表明,PAHs总质量随曲轴转角呈单峰分布规律,峰值出现在上止点后10～13°CA之间,燃烧后期,约60%以上的PAHs被氧化燃烧,且随着发动机转速和共轨压力(喷油压力)的升高,PAHs总质量呈下降趋势.此外,各种PAH的生成量与PAHs生成量的变化规律基本一致.     

三硼酸锂晶体Ⅰ类非临界相位匹配下近红外波段的差频产生

利用差频发生器产生波长范围为1.1~2.2μm的可调谐近红外激光.实验搭建了差频光路系统,以0.56~0.71μm染料激光器作为泵浦光、1.064μm的半导体激光器作为信号光,经过三硼酸锂晶体在Ⅰ类相位匹配方式条件下通过温度调谐非临界相位匹配方式差频产生较高功率的近红外激光,在近红外波段测得其平均输出功率在30mW以上.泵浦光功率为1.2 W、信号光功率为0.31 W时,测得差频波长为1.54μm的输出功率为35mW,转化效率达11.7%.该近红外差频发生器具有宽调谐、窄线宽的特点.     

水平旋转圆筒换热的实验研究

一、前言 旋转圆筒的换热为自由运动与旋转运动综合影响下的复杂换热。文献[1]—[4]曾开展了研究和分析,推荐了一些基本关联式,但他们的实验圓筒直径一般为100mm以下,转速则高达10~4r/min,故实验是在较低Gr数(10~6)和高Re_r~2/Gr比下进行的(Re,称旋转雷诺数,w·d/v;w为圆周速度,m/s;d为直径,m;v为运动粘度,m~2/s)。为解决     

旋转进气畸变下的两级压气机扩稳实验研究

针对旋转进气畸变诱发的流动稳定性问题,在两级压气机上开展了基于失速先兆抑制型(Stall-Precursor-Suppressed,SPS)机匣处理的气动扩稳实验研究。在两级低速压气机实验台上数模拟旋转畸变进气条件,研究不同的畸变程度下旋转畸变对两级压气机稳定性的影响,并考察在第一级转子前缘上方安装SPS机匣处理后的扩稳效果。在畸变转速小于600r/min时,压气机稳定边界向右移动,效率下降明显。畸变转速大于800r/min时,旋转畸变对两级压气机作用效果趋于改善,相对而言,反向畸变比正向畸变具有更好的延缓失速效果。SPS机匣处理在不同畸变程度下均具有扩稳作用,失速裕度改善可以达到2%～7.9%,并且带来的效率损失均小于1%。     

796 nm二极管泵浦连续波1.88 W Tm∶LYF激光器

用坩埚下降法生长了Tm~(3+)掺杂浓度分别为0.8%和1.3%的优质大尺寸LiYF_4(LYF)单晶体。测定了单晶体的吸收光谱、发射光谱,并计算了~3F_4能级的的最大吸收截面与最大发射截面分别为0.25×10~(-20) cm~2和0.33×10~(-20) cm~2。以796 nm半导体激光器(LD)为泵浦源,采用短平板腔结构模型研究了Tm掺杂LYF单晶体在～2.0μm波段的激光输出性能。当LD泵浦功率为3.4 W时,Tm∶YLF晶体的最大激光输出功率为1.88 W,相应的光光转换效率和斜率效率分别为51%和57%。使用半导体可饱和吸收镜抽运Tm掺杂LYF单晶体,测试其在～2.0μm波段连续波锁模激光运转。当最大抽运功率为3.5 W时,获得锁模激光的最大平均输出功率为200 mW,此时锁模脉冲宽度～20 ps,对应的重复频率63.86 MHz,中心谱线为1.88μm。结果表明,Tm掺杂LYF单晶体是一种具有较好物理性能的～2μm波段超快激光晶体。     

小型水源热泵机组变工况运行实验研究

本文以自行设计、开发的水源热泵机组为例,通过实验,研究了该热泵在制热模式下,蒸发器侧供水温度和流量变化对系统的运行参数和能耗的影响规律。结果分析表明,系统耗功率随供水温度的升高而降低,随供水流量的增加而升高;提高供水温度或增加供水流量,系统制热量及供热系数均会增加,水温每升高1℃,制热系数COP平均增幅1.94%,供水流量每增加0.5m3/h,制热系数COP平均增幅6.75%,室内温度每提高1℃,制热系数COP平均降幅2.47%。