基于功率诊断的微波辅助点火能量沉积研究

基于功率诊断方法,研究了不同微波参数(脉冲波形和馈入延迟时间)下对微波辅助点火的增强效果,精确测量了点火过程中与火核耦合的微波能量,并分析了能量耦合的内在机制.结果表明:入射的部分微波能量以产生等离子体的形式耦合到点火火核中,耦合能量随微波脉冲功率的增大而提高,随延迟时间的增大而减小,最高耦合能量达到6.16 mJ;火核的增强效果与耦合能量的变化趋势一致,表明耦合的微波能量是点火增强的内在原因;能量耦合效率(耦合能量/入射能量)一般随脉宽和延迟时间增大而减小,最高耦合效率达到7.23%;并发现了微波能量耦合过程中存在从较低的效率转变到较高的稳定耦合效率的现象,将后者定义为饱和耦合模式;脉冲持续时间内到达饱和耦合模式的转变过程越短,能量耦合效率越高;饱和耦合模式下的能量耦合效率不受微波参数的影响,但高功率短脉宽的脉冲波形和低延迟时间能够更快达到饱和耦合模式,明显提高点火增强效果.

氩气氛围下微波辅助点火机理

基于自行搭建的微波辅助点火(MAI)试验台架,引入高时间分辨率的电气诊断系统,对比了N_(2)氛围和Ar氛围对微波辅助点火核心发展的影响,并从微波等离子体形成和放电电流演变等方面探究了MAI点火核心发展的内在机制.结果表明:当量比为0.80时,N_(2)氛围和Ar氛围中的微波增强作用均与微波等离子体的强度明显相关,但二者等离子体生成特征存在明显区别,Ar氛围中微波等离子体的生成阈值更低.将Ar氛围的当量比降低至0.65时,微波等离子体的生成特征与当量比为0.80的Ar氛围中基本一致,与当量比为0.80的N_(2)氛围存在显著差异,故微波等离子体的生成特征主要由工质氛围决定.用电气诊断系统得到的微波辅助放电窗口能定量表征微波等离子体的强度,同时,微波等离子体强度与微波对点火核心的增强效果呈线性相关.最终明确了微波辅助点火存在两个作用窗口,分别是增强火花放电的微波辅助放电窗口和增强点火核心的微波辅助点火窗口,二者共同作用决定着微波增强的最终效果.

Na_(2)CO_(3)-K_(2)CO_(3)-NaVO_(3)熔盐结构的拉曼光谱和理论计算

NaVO_(3)在Na_(2)CO_(3)-K_(2)CO_(3)熔盐体系中可原位催化电还原CO_(2)制备高附加值碳材料,对Na_(2)CO_(3)-K_(2)CO_(3)-NaVO_(3)体系熔盐结构进行研究有助于明晰电极过程机理和优化反应条件.本文采用拉曼光谱学和量子化学计算(基于Gaussian和Molclus程序)相结合的方法探究了1073 K下Na_(2)CO_(3)-K_(2)CO_(3)-NaVO_(3)熔盐体系的离子结构.结果表明,在该熔盐体系中,除了存在CO_(3)^(2-)以外,还存在由CO_(3)^(2-)和VO_(3)^(-)发生反应生成的VO_(4)^(3-),而不存在VO_(3)^(-);VO_(4)^(3-)所属C1空间点群,其中V-O键的对称伸缩振动模对应的拉曼特征峰位于802 cm^(-1)处;随着体系中NaVO_(3)质量分数由5%增加至15%,熔盐中VO_(4)^(3-)的相对含量急剧增加,而CO_(3)^(2-)的相对含量相应地减少.

甲醇与汽油进气道喷雾撞壁特性对比

为了探究甲醇发动机冷启动困难的本质,基于外轮廓修正策略构建了透明气道模型,并采用光学畸变矫正技术,可视化对比研究了进气温度、进气流量和喷射压力对进气道甲醇和汽油喷雾特性的影响.结果表明:进气温度的升高增加了甲醇和汽油喷雾面积,并且对汽油促进效果更好,在一定程度上减少了喷雾湿壁长度.进气流动促进了甲醇和汽油喷雾的发展,并使甲醇喷雾面积大于汽油,但高进气流量下喷雾湿壁严重,合适的进气流量为15~30 m^(3)/h.提高喷射压力,增加了喷雾贯穿距和喷雾面积,但是喷雾湿壁长度也随之增加,合适的进气道相对喷射压力为0.2 MPa.

CVCC法测定冰晶石系熔盐电导率的应用研究

通过对标准KCl水溶液电导率的测定,验证了连续变化电导池常数(CVCC)法的可行性;证明了使用该方法测定水溶液或熔盐电导率时,极化电阻带来的实验误差很小,而且实验中不必再进行导线和电极电阻的去除,从而简化了实验步骤.通过对不同Al2O3含量的Na3AlF6-Al2O3熔盐电导率进行测定并与以前研究者的数据进行比较,证明CVCC法测定铝电解质体系以及其他高温熔盐的电导率具有很高的精确度.

基于Matlab/GUI的汽油机缸内直接喷雾图像处理方法

设计了基于Matlab/GUI的汽油机缸内直接喷雾图像实时处理程序,实现了图像处理的可视化操作。由于汽油挥发性较强,使得汽油机缸内直接喷雾图像相对柴油喷雾图像而言,雾形边界相对模糊,且喷雾图像信噪比较差。为准确提取汽油机缸内直接喷雾研究中所需的喷雾贯穿距、喷雾锥角、周长以及面积等参数,需要在图像处理过程中精确地提取喷雾边界,为此进行了精确的噪声滤波、边缘检测、形态学优化等图像处理。在确定雾形边界后,进一步编写程序计算出喷雾贯穿距、喷雾锥角、喷射速度等参数,实现了喷雾特性参数的实时测量。

铝电解槽余热回收利用的基础研究

提出了利用熔盐换热系统回收利用铝电解余热的技术观点,并提出铝电解槽余热回收与氧化铝生产管道化熔出利用余热相结合的熔盐介质循环体系.系统地研究了换热系统与电解槽结构结合的问题,电解槽温度场优化的问题,换热介质的物理化学性质等问题.完成了2000A新型可换热铝电解槽的研制和试验工作,试验结果表明该电解槽可以平稳的运行,并可成功回收侧部散热量的80%,在回收热量的同时,还可以通过换热系统的运行,来人为控制电解槽的侧部结壳厚度,实现铝电解槽炉帮的可控制.

车用柴油机气缸盖热负荷的改善

为了改善气缸盖热负荷并进行合理设计,以车用柴油机气缸盖内冷却水流动为研究对象,对气缸盖底面上水孔内冷却水流量进行了测量,对气缸盖内冷却水流动进行了模拟分析;根据试验和分析结果,指出了该水腔中上水孔结构设计不合理之处,提出了优化方案;对改进前后气缸盖底部温度进行了测量.测量结果表明,改进后的该重型柴油机,气缸盖鼻梁区的最高温度和温度梯度显著降低,气缸盖热负荷得到较好改善.

铝电池阳极材料的开发与应用

综合评述了近年来铝电池阳极材料的研究与应用进展。通过加入合金元素 ,实现铝电极的活化和提高耐腐蚀性能。铝电池阳极材料应用于铝 -二氧化锰电池、铝 -氧化银电池、铝 -空气电池、铝 -过氧化氢电池等水溶液电解质电池和熔盐与常温有机熔盐电池。近年来通过开发各种新型的铝电极及相应电解质的添加剂 ,铝电池的研究取得了突破性的进展 。

基于正交设计的燃油蒸发系统电磁阀综合性能优化

脱附电磁阀是汽油轿车燃油蒸发控制系统中关键零部件之一,电磁阀的动态响应特性对燃油蒸汽的脱附速率有着重要的影响,同时,电磁阀衔铁的撞击噪声和电磁阀的通电可靠性与电磁阀产品的性能也有重要关系。为此,首先针对脱附电磁阀进行适当的模型简化,采用电磁场模拟软件Maxwell建立数学模型,通过仿真手段与试验结果进行响应特性标定对比,从而验证数学模型的准确性。而后基于正交设计方法,研究了不同铁芯材料、线圈匝数、线圈直径、工作间隙以及衔铁质量等结构参数对电磁阀的动态响应特性、撞击噪声以及能耗量的影响,并进行电磁阀综合性能的最优化设计,获得了最佳的综合性能。最后通过试验手段对最优化方案进行验证,并对其撞击噪声、响应特性进行了分析,结果表明通过正交设计方法的模拟预测与试验数据有较高的一致性,从而为电磁阀的综合优化提供了可靠的方法。

铝电解槽碳化硅绝缘侧壁材料的耐蚀性

研究了在有氧气存在的条件下碳化硅砖的抗腐蚀情况 ,测定了在不同温度下碳化硅砖在氧气流中的抗氧化情况 ,发现在 85 0℃和 75 0℃时的氧化情况差别不大 ,但明显好于 95 0℃时的氧化情况·观察了试样在 95 0℃时的动态腐蚀情况 ,发现在有氧气存在的条件下 ,碳化硅砖在电解质中的腐蚀速度明显加快·因此认为在 75 0～ 85 0℃的低温电解是新型惰性电极电解槽的首选工艺·

内燃机配气机构气门振动解析方法研究

对比经验模态分解(EMD)方法、短时傅里叶变换(STFT)和连续小波变换(CWT)方法对内燃机配气机构气门振动解析,结果表明:EMD方法解析过程简单,具有较高的自适应性,但不能解决频率混叠问题;STFT方法因为时间分辨率和频率分辨率相互制约,存在解析精度低的缺点;CWT方法虽然计算量大,解析过程复杂,但是解析精度最高.通过CWT方法,原始气门加速度信号可以分解为凸轮加速度、燃烧振动、气门摇臂碰撞振动、凸轮振动、气流振动、气门落座振动和相邻气门振动等振动信号,其中气门落座振动、气门摇臂碰撞振动是气门振动的最主要来源,应该重点优化.

大型铁酸镍基金属陶瓷惰性电极电解腐蚀研究

采用热压法制备了D150mm×20mm的铁酸镍基金属陶瓷惰性阳极,进行100A规模电解试验·在900℃下,通以100A电流,进行了24h的电解实验,在整个过程中槽电压比较稳定,表现出良好的导电性能·对电解后阳极试样进行电子显微分析,发现电解质对阳极的腐蚀主要有两个过程:首先是AlxOyF(2y+z-3x)-z离子在阳极放电,生成的氧与阳极中的金属发生氧化反应,产生的金属氧化物溶解在电解质熔盐中;其次阳极反应生成的AlF3沉积在阳极中的空隙中·研究认为阳极腐蚀层的热膨胀系数与阳极基体不同,而引起在阳极冷却过程中表面起层、剥离的现象·初步折算的阳极腐蚀速率为18mm/a·

环境湿度对柴油机NO_x及Soot排放特性的影响

采用发动机台架试验和数值模拟相结合的方法,进行了某重型柴油机在不同进气湿度下的排放特性研究,探索了进气湿度对柴油机燃烧和排放的内在机制,并确定了进气湿度对柴油机排放特性影响的范围.结果表明:进气湿度对燃烧和排放的影响主要体现在进气湿度变化导致缸内环境氧浓度、工质比热容、水煤气反应以及高温离解自由基能力等情况发生变化.进气温度为30,℃时,氮氧化物(NO_x)排放随着进气湿度的增加迅速降低,直至接近0;进气湿度的含湿量达到27.20,g/kg(D30)前,碳烟(soot)排放缓慢增加;当进气湿度超过D30后,soot排放出现一个拐点,随着进气湿度的增加而大幅上升.在饱和湿空气下,当进气温度较低时,进气温度对燃烧的影响比进气湿度明显,进气温度越高,放热率峰值越大,NO_x排放增大,soot排放减小;当进气温度达到15,℃后,进气湿度对燃烧和排放的影响开始显现;随着进气温度的提高,饱和湿空气含湿量迅速增大,当进气温度达到25,℃后,进气湿度对燃烧的影响显著增强,使缸内最高燃烧温度和最高爆压都逐步降低,NO_x排放逐渐减为0,soot排放逐步增大.

基于实时性优化的内燃机燃烧分析系统研究

采用缸压传感器、数据采集卡、光电编码器和Lab VIEW软件,搭建在线缸压采集和实时燃烧分析系统平台,研究HCCI和RCCI燃烧模式的循环波动特性。针对单循环缸压测量过程中的通道效应干扰,基于频谱分析,采用FFT、线性插值法和IFFT等方法相结合的滤波方式,实现共振峰的在线自适应识别与实时滤波,较好地减少了单循环缸压的干扰误差,使单循环的实时燃烧分析成为可能。随后,基于实时滤波后的缸压曲线,计算得到内燃机的最大压力升高率、燃烧放热率、爆发压力等重要燃烧参数。利用程序算法中同步性良好的生产者/消费者运算模式提高数据的共享能力,实现了数据实时运算与数据快速储存的并行处理,提高了燃烧计算的实时性;针对发动机不同工作阶段采用了不同精度层次的计算方法,减少了进排气、压缩和膨胀阶段的计算耗时,在计算量较大的燃烧放热率计算部分,通过适当简化计算公式和公式节点运算模块来提高燃烧系统的实时性。最后,分析了燃烧分析系统的实时性,并进行了燃烧分析系统的实验验证。

掺混乙醇和水对柴油喷雾燃烧特性的影响

采用预燃式定容燃烧弹系统,可视化研究了掺混乙醇和水对柴油冷态喷雾、蒸发喷雾及燃烧等特征的影响规律.结果表明:掺混乙醇和水会使混合燃油黏度增大,从而使乙醇柴油和掺水乳化柴油冷态喷雾的扩展能力明显低于纯柴油;乙醇和水在高温下的微爆或汽化,不仅能增强混合柴油喷雾的扩展能力,同时也可以促进液滴的分裂,强化油、气的混合;在喷雾燃烧中,3种燃油的滞燃期为纯柴油<乙醇柴油<掺水乳化柴油,这表明乙醇和水的掺入均会抑制柴油的着火,延长滞燃期;乙醇的加入能提高柴油的燃烧效率和燃烧温度并使碳烟的氧化速率增大;水分的加入则可降低燃烧温度和碳烟的生成,加上水煤气反应能促进碳烟的消亡,从而使乙醇柴油和掺水乳化柴油的碳烟排放均比纯柴油小;在上游低温区,掺水乳化柴油的燃烧速度最小,纯柴油最大,在下游高温区则相反,掺水乳化柴油的燃烧速度最大,纯柴油最小,这表明随着环境温度的增高,水分微爆和蒸发对喷雾和燃烧的促进作用越来越显著.

基于正交设计方法的气缸盖上水孔流量测量技术

采用正交设计方法,通过数值模拟手段,研究了各结构参数及安装参数对测量误差的影响。为把由结构参数及安装参数引起的测量误差控制在设定范围3%内,对模拟结果进行了极差分析,通过多轮极差分析及各因素的水平范围优化,获得了把测量误差控制在3%以内的结构参数和安装参数的允许变化范围,确定了可行的测量装置加工和安装方案。最后,进行了模拟方案的实验验证,验证结果表明,模拟误差与实验误差的偏差为2.07%,验证了数值模拟的可信性,同时也确保了测量技术的准确性。

镍铁尖晶石基金属陶瓷惰性阳极的研制

采用热压烧结的方法制备了镍铁尖晶石基金属陶瓷试样,用于铝电解的惰性阳极。实验制得了相对密度大于98%的阳极试样,并研究了试样的导电性能和抗电解质腐蚀性能。结果表明,所得的阳极试样的电导率随温度的升高而增大,在900℃时电导率在40Ω-1·cm-1~60Ω-1·cm-1之间。在电解过程中,阳极电压降平稳(2.8V^3.2V),表明阳极的电阻在电解过程中没有明显变化,导电性能稳定。用反电动势法测量电解反应的分解电压为2.2V^2.5V,表明电解反应为2Al2O3=4Al+3O2,电极呈现良好的惰性。电子显微分析表明,试样抗冰晶石-氧化铝熔盐腐蚀的性能良好,电解质通过对Fe2O3的溶解来腐蚀阳极。

改进的二硼化钛基惰性阴极耐蚀性的研究

用冷压烧结法制造了TiB2 -MoSi2 惰性阴极 ,得到致密的二硼化钛基惰性阴极试样。在电解实验后 ,通过对二硼化钛阴极的表面和剖面的电子显微分析 ,发现铝液对此种惰性阴极的湿润性好于电解质对惰性阴极的湿润性 ,避免了电解质与阴极表面的接触 ,发现惰性阴极的腐蚀为电解质对阴极晶界的腐蚀 ,测得腐蚀速度为 2 2 2mm/a,证明其耐蚀性能良好。