二甲醚发动机中燃料与橡胶密封件的相容性研究

为了解决二甲醚燃料在发动机中的密封问题,开展了二甲醚燃料与橡胶密封件的相容性研究.分析了橡胶在二甲醚中溶胀的化学机理,并选出具有不同极性的橡胶材料进行耐二甲醚溶胀及溶胀前后拉断强度、拉断伸长率、硬度等力学性能的对比试验.试验发现:在含润滑添加剂(植物油)的二甲醚燃料中经过 72 h浸泡后,氟橡胶和丁腈橡胶的溶胀率和力学性能变化均比氟硅橡胶显著;氟硅橡胶在更长时间(40 d)的燃油浸泡后溶胀率最低,力学性能几乎没有变化.试验结果表明,氟硅橡胶可以很好地满足二甲醚发动机对橡胶密封件的要求.

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实验对电子元件进行热布局分析。

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0～2MPa，测量不确定度小于±0．7kPa。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。

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。

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）的油柬与柴油相比较，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309／6～50％。

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。

农用柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料的性能

为了进一步探索二甲醚作为代用燃料在柴油机上的应用途径,开发了一种新型的燃料低压供给系统,可以使发动机燃用二甲醚/柴油混合燃料时,在全工况范围内消除燃油系统低压油路的气阻问题。试验结果表明:燃用二甲醚/柴油混合燃料时,发动机的经济性有所改善;与原机相比,碳烟下降约30%,NOx排放平均降低约36%。

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。

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。

柴油掺混二甲醚喷雾粒子尺寸分布特性试验研究

为确定二甲醚掺入柴油后对燃料雾化性能的改善效果,利用阴影成像与数字图像处理技术,对不同掺混比、喷射压力以及喷孔直径等条件下的二甲醚-柴油混合燃料喷雾粒子尺寸分布特性进行了对比试验研究。结果发现:由于柴油中二甲醚的闪急沸腾作用,随着二甲醚掺混比的增加,混合燃料粒子尺寸分布曲线整体向小颗粒方向偏移,较大粒子数目较柴油明显减少,有助于降低发动机炭烟排放;喷孔直径、喷射压力等喷射参数对混合燃料雾化粒子分布有较大影响,减小喷孔直径使燃油粒子更加细化,降低喷射压力则使混合燃料雾化效果有变差的趋势。

甲醇柴油混合燃料对柴油机性能的影响

在一台4102QB型直喷式柴油机上研究了柴油与不同添加比例甲醇相混合的燃料对柴油机动力性能和排放性能的影响。试验结果表明,在柴油机参数不作任何改动的情况下,燃料中随着甲醇添加比例的增加,柴油机的动力性有所下降,柴油机烟度和CO的排放量都明显降低,但HC和NOx的排放量有所增加。

柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料时的性能与排放研究

研究了二甲醚/柴油混合燃料的互溶性,包括饱和蒸气压和浊点的测量,并在CA4113直喷式柴油机上开展了燃用不同比例二甲醚/柴油混合燃料的试验研究.通过优化发动机系统参数,寻求在柴油机上燃用混合燃料的合适配比.结果表明:随着二甲醚添加比例的增大,二甲醚/柴油混合燃料的饱和蒸气压上升,浊点明显下降,互溶区扩大,当采用0#柴油时,D30燃料(质量分数为30%的二甲醚和70%的柴油混合而成)的浊点可降低到-6℃;由于混合燃料的热值降低,当不增加循环供油量时,发动机功率下降;由于混合燃料含氧量增加,燃烧更为完善,燃油经济性有所改善;发动机在高负荷范围内碳烟降低60%以上,在整个负荷范围内NOx排放可以降低30%左右.

平面液体层碎裂过程实验研究

小宽厚比喷嘴喷射出的平面水膜进入静止空气中,在不同气流流速环境下对水膜碎裂过程进行了实验研究。结果表明,静止空气中的水膜表面波呈现对称波形,射流的碎裂长度随雷诺数的增大而增大,喷射压力对射流碎裂长度没有直接影响。空气助力作用使平面射流表面波的上、下气液交界面出现相位差。水膜的碎裂长度随空气助力气流速度的增大而减小;空气助力对于低雷诺数水膜射流具有很强的促进碎裂作用,所以会极大地改善低雷诺数射流的一次雾化效果。随着水流雷诺数的提高,空气助力作用对水膜碎裂长度的影响大为减弱;即使在高速助力空气的作用下,水膜仍长期保持较稳定的射流流态,没有出现明显的水膜撕裂现象。说明在小宽厚比喷嘴的瑞利(Rayleigh)模式射流中,高雷诺数射流是水膜的稳定因素。与气液流速比、气流马赫数等无量纲参数相比,液体喷射的雷诺数是射流碎裂的主要影响因素。

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/m^3,中值直径为15~50μm。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。

二甲醚-空气-CO_2一维自由传播火焰数值模拟

利用Chemkin化学反应动力学模拟软件对预混层流二甲醚-空气-CO2一维自由传播火焰进行了数值模拟。计算了不同当量比、稀释系数及稀释形式下二甲醚-空气-CO2混合气的绝热火焰温度和层流火焰速度;区分了CO2在二甲醚火焰中稀释作用、吸热作用以及化学作用对层流火焰速度及绝热火焰温度的影响。结果表明:CO2的稀释作用、吸热作用和化学作用都会使混合气的层流火焰速度降低,稀释作用对层流火焰速度的影响占主导地位,其次是化学作用,吸热作用的影响很小;在化学当量比附近,CO2化学作用的影响最大,随着混合气变浓或者变稀,CO2化学作用的影响均逐渐减弱。

粘性和空气助力作用对液体碎裂过程的影响

进行了静止空气环境和空气助力环境下水膜和汽油油膜射流碎裂过程试验。结果表明,对于瑞利模式液体射流,喷射压力对液体碎裂过程几乎没有直接影响,射流流速是液体碎裂过程的首要影响因素。当射流流速较低时,液体粘性和空气助力作用对液体碎裂过程的影响大体相当,液体粘度的减小和空气助力作用均能够显著缩短射流的碎裂长度,改善一级雾化的效果;当射流流速较高时,液体粘性对液体碎裂过程的影响将大于空气助力作用的影响,随着流速的提高,空气助力对液体碎裂的促进作用将大为减弱。

电磁激励谐振对射流碎裂过程的促进作用

根据量纲一色散关系式数值计算得到的射流碎裂点最不稳定波数,在射流试验台上对平面液膜射流进行电磁激励谐振,采用闪光摄影技术对有无电磁激励谐振的液膜射流碎裂过程进行比较试验研究。结果表明:电磁激励谐振对于射流的碎裂过程影响很大,按照量纲一色散关系式计算所得的表面波最不稳定波数设置的电磁激励谐振能够大幅度缩短射流的碎裂长度,静止空气环境中射流的碎裂长度缩短了17%～60%,空气助力环境中射流的碎裂长度缩短了13%～52%,明显改善了一级雾化的效果。

基于毕业生—用人单位调查的人才培养模式——以长安大学能源与动力工程国家特色专业为例

传统的本科人才培养模式以高校为制订主体,不能适应社会发展的需要。本文引入毕业生与用人单位联合调查,通过对调查结果的研究,优化人才培养模式,并以长安大学能源与动力工程专业为例进行实例分析。研究结果表明,基于毕业生—用人单位调查的人才培养模式更加重视实践教学环节,优化了课程体系,更符合社会需求,更贴合行业以及企业用人要求。

圆射流零阶色散关系式的线性稳定性理论推导

为了研究粘性圆射流喷射进入不可压缩气体介质中的碎裂过程,利用线性化的纳维-斯托克斯控制方程组与线性化的运动学和动力学边界条件,采用流函数方法,对碎裂过程进行线性稳定性分析。结果表明:可推导出圆射流零阶对称波形的量纲一色散准则关系式,且该色散准则关系式只与量纲一参数——维伯数We、雷诺数Re、欧拉数Eu、马赫数Ma、气液流速比U、气液压力比P等有关。

电子元件散热问题的实验研究

随着科技的发展,电子产品的功率密度越来越大,设备的工作温度也随之越来越高,热安全性问题日益凸显。文章利用红外热像测温技术,对某智能手机进行了各种实验工况的测试,在图像采集模式下获取了智能手机散热系统和电路系统的红外热像图。通过对热像图的分析可以得到,石墨烯在电子元件散热问题中起到了非常重要的作用,其能够有效的降低某智能手机发热源的温度。