车用涡轮增压器混流涡轮的设计

为了改善高比转速下增压器的涡轮性能，本文为匹配Ｊ６１１０Ｚ柴油机的ＨＩＦ增压器设计了混流涡轮．设计中采用了结合叶轮准三元流动分析的涡轮性能预测新方法．混流涡轮的性能试验结果显示，与径流涡轮相比，混流涡轮流通能力更大，并且能在更低的速度比ｕ／ｃｏ下得到更高的涡轮峰值效率．     

GZ680废气透平增压器的气动热力学设计及其性能

本文介绍了GZ680增压器的离心压气机与轴流透平的气动热力学设计思想及特点。给出了压气机模化试验件的特性和增压器的平台试验结果。本增压器与柴油机进行了配机试验,显示出它的性能良好。文中给出了GZ680增压器与VTR501增压器配同一台柴油机时的性能比较。     

6106柴油机性能研究及优化

本文利用内燃机工作过程数值模拟软件GT-Power,对6106柴油机工作过程进行了数值模拟计算.通过计算,分析了供油提前角、配气相位等参数对柴油机性能的影响,并将计算结果与实验值进行了比较,验证了计算的准确性.优化后的结果为柴油机的优化设计提供理论依据.     

小型轴流式管路液力涡轮的试验研究

为获得小型管路液力涡轮的水力模型和工作特性,对不同参数下液力涡轮的水力性能进行了试验研究,分析了涡轮输出转速及扭矩的变化特性及影响因素,主要探讨了通过涡轮的流体流量、压力以及叶片安装角对涡轮水力性能的影响.多种工况的试验结果表明,液体流量是影响涡轮输出性能的主要动力参数,可以通过流量的变化调节涡轮的输出转速和输出扭矩;叶片安装角对涡轮工作效率的影响较大,不同安装角度涡轮的设计转速要与其最高效率点相对应.     

航空汽油机双级涡轮增压器系统的基本模型

为进行高空大气研究或者高空无人侦察,需要使用适合于1至3万米高空低速长航时飞行的加装多级涡轮增压器的活塞发动机系统.本文对于其中的双级涡轮增压器子系统的设计和飞行高度特性分析问题,给出了基本的气动热力学方程组和辅助模型方程组.方程组考虑到最简单的压气机-涡轮共同工作特性,考虑到增压器的总体与部件的气动设计可行条件的约束,发展的计算程序还考虑到必要的一维流动约束条件.这些确保了压气机、涡轮部件的设计存在可行解并可优化.于是得到了一种比总体部件法模拟方法清晰快速得多的基本设计与分析模型.算例已分析出一般双级增压的发动机系统的全功率高度特性的基本规律和物理特征,并随之提供出飞行控制中的增压器子系统和活塞发动机的调节计划数据.     

异相脉冲进气混流涡轮非定常特性数值模拟

车用增压器双通道涡轮进口气流是脉动不同步变化的,基于稳态方法设计的涡轮在实际运行条件下的性能与其稳态性能存在差异。为了解异相脉冲进气条件下涡轮性能,改善涡轮与发动机的匹配,本文使用数值模拟的方法对最大扭矩工况对应的40 Hz脉冲频率进气条件下涡轮内部流场进行了研究。结果表明:涡轮入口两个通道内压力越不均衡,涡轮的效率和流通能力越低,叶轮入口攻角变化对叶轮流场影响很大,进口攻角随叶高变化,且与涡轮级入口压力水平有关,脉冲波还会影响吸力面的气体分离涡团。     

超音速喷嘴叶栅造型设计及数值分析

分析了超音速喷嘴内部的流动机理并研究了超音速喷嘴的设计方法,对某液体火箭发动机用氢涡轮超音速喷嘴叶栅进行了改型设计。设计采用尖边喉部和光滑过渡喉部两种方法,其中光滑过渡喉部喷嘴型线设计采用具有局部修改能力的三次非均匀B样条曲线。对超音速喷嘴叶栅复杂内流的全三维数值模拟结果表明:改型叶栅流动性能明显改善,效率提高,光滑过渡喉部喷嘴性能优于尖边喉部喷嘴。     

两种喷嘴喷射性能的试验研究

为比较自激振荡脉冲喷嘴和连续射流喷嘴的喷射性能,利用自行搭建的喷嘴性能测试装置对两种喷嘴的喷射性能进行了试验研究,实测了不同压力下两种喷嘴的时均喷液量,分析了不同口径的连续射流喷嘴和自激脉冲喷嘴的喷射特性,主要探讨了连续射流喷嘴、自激喷头下喷嘴直径对喷嘴喷液性能的影响,并进行了两种射流打击油泥样本的对比试验．试验结果表明,时均喷液特性相似的连续射流和脉冲射流在冲击油泥样本时,相同时间下脉冲射流的冲击破坏范围要大于连续射流,根据试验中油泥的屈服破坏过程,确定了射流有效打击力的临界值,建立射流清洗油泥时有效射程的经验估算式．     

1+1/2对转涡轮短周期试验台性能测试

本文介绍了工程热物理所暂冲式短周期实验台及其涡轮试验方案,使用该试验台对1 1／2对转涡轮进行了性能测试,并使用Numeca软件包对该涡轮进行了定常数值模拟,给出了试验和计算结果对比。试验结果表明该短周期试验台性能良好,能提供大约200 ms的测试时间,能够满足涡轮性能测试的要求。为了以后的研究工作,试验方案和技术,尤其是流量测试技术还有必要进行进一步的改进。     

IET短周期涡轮实验台模拟高空涡轮性能试验研究

本文介绍了中国科学院工程热物理研究所(IET)短周期涡轮实验台的结构、特点和试验过程,参照高空台对航空发动机模拟高空试验的要求,对短周期涡轮试验台和长周期高空台发动机模拟试验进行了比较,探讨了利用短周期实验台进行模拟高空涡轮性能试验的可行性.通过一个低压模型涡轮的试验,验证了本实验台在进行涡轮模拟高空性能试验方面的功能和可信性,从而拓展了本实验台的使用领域.试验获得的模型涡轮的设计点性能以及变工况特性,为研究低雷诺数条件下涡轮内部流动机理和设计提供了丰富的实验数据.     

DMM及纳米颗粒添加剂对农用柴油机燃烧与排放性能的影响

本文通过在柴油中添加小比例二甲氧基甲烷(DMM)以及纳米氧化铝(Al2O3)颗粒研究一台小型农用柴油机的燃烧与排放特性。研究表明,随着柴油中DMM添加比例的增大,发动机燃烧特性参数如缸内压力、燃烧放热率及制动热效率得到明显地提升,着火延迟期以及CA50逐渐减小;排放方面HC和NOx增加,而CO和碳烟得到有效地抑制。燃油中同时添加DMM和纳米Al2O3颗粒后,发动机燃烧及排放方面得到了不同程度地优化。因此,将DMM与纳米颗粒的有机结合可为代用燃料在农用发动机中的推广应用提供新的思路。     

壁流式柴油机颗粒过滤体捕集性能的实验研究

过滤压降和过滤效率是评价过滤体性能的重要指标.实验室搭建了捕集柴油机颗粒的发动机台架.通过台架实验,研究了过滤体结构参数对过滤体性能的影响.研究结果表明;随过滤体长度的增加,过滤压降逐渐减小,初始过滤效率先缓慢增加,后急剧下降;增加过滤体的孔隙率有利于降低过滤体初始压降和压降增长率;孔隙率较低的过滤体具有较高的初始过滤效率,但在颗粒层过滤阶段,孔隙率对过滤效率的影响不明显;颗粒层的沉积结构特性受过滤速度的影响,颗粒层比阻与颗粒层堆积厚度乘积的变化率随过滤速度的变化呈非线性关系变化.     

叶型偏差对整机环境中涡轮性能的影响

叶型加工和装配的误差可能会对涡轮部件乃至发动机整机的性能产生显著的影响。本文针对某整机环境中的涡轮部件,采用数值模拟结合实验的方法,研究了涡轮叶型偏差对其气动性能的影响。结果表明:在整机环境中,叶型偏差首先导致涡轮部件气动性能的微小变化,而整台发动机的工作点随之改变,导致涡轮部件的来流条件、各级涡轮的转速和速度三角形以及其内部的流动细节均会发生明显的变化,最终叶型偏差对涡轮部件气动性能的影响被显著放大。     

双转子涡喷发动机气动性能优化控制研究

航空发动机的控制规律作用巨大,它决定了发动机能否获得设定的稳态工作下性能指标,同时保证工作过程中的压气机和涡轮的气动稳定性。双转子涡喷发动机气动性能优化控制的目的就是有效地挖掘发动机的使用潜力。研究方法采用部件特性法对发动机进行稳态建模,并针对某双转子涡喷发动机的稳态模型进行三种不同稳态控制规律下的仿真,得到发动机性能参数的不同变化趋势,并对其进行了详细的分析。结果表明：保持低压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的增加,高压转子转速上升,涡轮前温度升高,发动机推力增加;保持涡轮前温度不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,低压压气机气动负荷变重,低压转子转速降低;高压转子转速也下降,但是下降幅度很小;燃油流量增加;保持高压转子转速不变的情况下,随着压气机进口总温的升高,燃油流量有一定的增加,低压转子转速有所降低;推力受多重因素的影响,推力值变化趋势较为复杂。     

利用可调谐激光吸收光谱技术的柴油机排放温度测试研究

针对D4114B型柴油机排放尾气中的CO2气体开展测量研究,计算分析气体的体积分数以及温度。文中以可调谐半导体激光器吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术原理为基础,利用MATLAB中SIMULINK库中的各个模块,模拟尾气测量的实际过程。仿真结果显示,在模拟柴油机排放环境下,待测量气体CO2的温度仿真相对误差为0.03%。利用船用D4114B型柴油机进行验证实验,在其排气管上增添可视化窗口并安装相应测试系统,利用以半导体为工作介质的可调谐激光器作为激光光源,开展尾气排放中CO2气体温度的在线测试研究,测试相对误差小于4%。由上述研究结果可知,本文中利用SIMULINK搭建的模型所测得的温度值与实际柴油机尾气排放过程中的温度相差较小,因此,其仿真结果能够对柴油机排气测温提供一定的参考。     

Modelling biodiesel–diesel spray combustion using multicomponent vaporization coupled with detailed fuel chemistry and soot models

A multicomponent vaporization model is integrated with detailed fuel chemistry and soot models for simulating biodiesel–diesel spray combustion. Biodiesel, a fuel mixture comprised of fatty-acid methyl esters, is an attractive alternative to diesel fuel for use in compression-ignition engines. Accurately modelling of the spray, vaporization, and combustion of the fuel mixture is critical to predicting engine performance using biodiesel. In this study, a discrete-component vaporization model was developed to simulate the vaporization of biodiesel drops. The model can predict differences in the vaporization rates of different fuel components. The model was validated by use of experimental data of the measured biodiesel drop size history and spray penetration data obtained from a constant-volume chamber. Gas phase chemical reactions were simulated using a detailed reaction mechanism that also includes PAH reactions leading to the production of soot precursors. A phenomenological multi-step soot model was utilized to predict soot emissions from biodiesel–diesel combustion. The soot model considered various steps of soot formation and destruction, such as soot inception, surface growth, coagulation, and PAH condensation, as well as oxidation by oxygen and hydroxyl-containing molecules. The overall numerical model was validated with experimental data on flame structure and soot distributions obtained from a constant-volume chamber. The model was also applied to predict combustion, soot and NOx emissions from a diesel engine using different biodiesel–diesel blends. The engine simulation results were further analysed to determine the soot emissions characteristics by use of biodiesel–diesel fuels.     

发动机采用柴油／甲醇组合燃烧的性能研究

分别在增压和自然吸气式高速直喷柴油机上采用柴油/甲醇组合燃烧方式进行研究.试验结果表明,采用组合燃烧后发动机和纯柴油燃烧发动机相比,尾气中NOx和碳烟排放显著减少,消耗燃料的比能耗降低,组合燃烧用燃料的使用经济性优予原机;仅未燃碳氢和一氧化碳较原机有所增加,但是由于排气温度高于催化转换器起燃温度,可以通过催化转换器将其转化.     

基于DMCC发动机台架的甲醇-SCR催化还原NO_x的研究

为了验证合成气台架上组合式催化剂((Co-Mo)/Al2O3)优异的选择催化甲醇还原NO的性能,试验在一台由增压中冷,废气再循环的电控单体泵柴油机改造的DMCC发动机上实施。结果表明:提高甲醇喷射量和EGR率,推迟柴油喷射时刻均会改善甲醇-SCR的催化效率。甲醇最优喷射量受到HC减活化作用和HC完全氧化反应的控制。各工况下甲醇-SCR对PM排放的影响较小。DMCC发动机耦合甲醇-SCR系统可以实现NOx的超低排放。A25、A75和B75工况点下的NOx体积分数的最低值分别为64×10^-6、66×10^-6和47×10^-6。