高压条件下椭圆孔喷雾破碎雾化分析

为研究椭圆喷孔的雾化机理,采用LES与VOF相耦合的数值模型对椭圆喷孔在背压3 MPa时,不同高喷射压力下(120、140和160 MPa)初次破碎的换轴现象与分解过程进行研究,并结合圆孔与椭圆孔的远场雾化试验,分析了初次破碎对远场喷雾的影响.结果表明:椭圆孔在高喷射压力下也会出现换轴现象,且换轴现象的次数会随着喷射压力的提高而增加;喷射压力的提高并不会影响初次破碎的液相长度,但会加快液相破碎的进程,其中液相的褶皱程度由喷雾的涡量决定;对比椭圆孔和圆孔宏观喷雾试验结果后发现,椭圆孔结合高压能够加剧初次破碎的不稳定性,促进初次破碎并提高二次雾化质量.

模糊逻辑的增程式燃料电池SUV能量管理策略研究

以增程式燃料电池混合动力SUV为研究对象,以优化电池充放电状态、燃料电池工作效率以及增加整车续驶里程为目标,开展基于模糊逻辑的能量管理策略优化研究。基于Simulink/AMESim联合仿真平台搭建了整车及能量管理系统模型,进行了一种前向能量流仿真计算,验证了策略动力性,同时对比分析了恒温器控制策略及基于模糊逻辑的恒温器控制策略在各工况下的充放电状态、燃料电池工作效率及续驶里程。结果表明:在满足动力性指标的前提下,基于模糊逻辑的恒温器控制策略能有效改善电池充放电状态,优化燃料电池工作效率,增加整车续驶里程。在NEDC、WLTC及CLTC-P标准循环工况下,燃料电池工作效率平均提升15.6%,续驶里程分别提升4.99%、5.08%、4.72%。

燃油稀释低黏度机油对柴油机缸套活塞环润滑性能的影响

为研究燃油稀释低黏度润滑油对缸套活塞环润滑性能的影响,该研究以农用柴油机为研究对象,基于燃油湿壁现象考察了燃油稀释低黏度润滑油对混合液的黏度变化影响。试验结果显示,随着燃油稀释率增大,混合液的动力黏度呈现先急剧下降后缓慢下降的变化规律,稀释率从0增加到10%,动力黏度降幅达44.9%,表明少量柴油稀释低黏度润滑油将导致黏度迅速降低。通过构建缸套-活塞环润滑摩擦理论模型,采用数值计算方法探究了燃油湿壁效应对缸套-活塞环摩擦性能的影响机理。模拟计算结果显示,随稀释率的增加,缸套-活塞环之间的油膜厚度变薄,流体动压润滑区间不断缩小,而混合润滑区间不断扩大,导致摩擦副表面微凸体接触增多,特别是在压缩行程上止点附近,缸套-活塞环的摩擦力随着稀释率增加而增大;而缸套-活塞环摩擦副的循环摩擦损失随稀释率增大呈现先降低后升高的趋势,稀释率为10%时摩擦损失最小。通过搭建发动机测试台架进行倒拖试验发现,当稀释率从0增大到30%时倒拖转矩呈现先减小后增大的趋势,且当稀释率为10%时倒拖转矩最小,验证了不同燃油稀释率下倒拖转矩变化与模拟计算结果的一致性。在发动机中应用低黏度润滑油,应控制其稀释率低于20%,以保持必要的润滑作用。研究结果可为为低黏度润滑油的推广应用提供指导。

高压喷射GDI喷孔几何结构对喷孔内流及喷雾特性的影响

采用大涡湍流模拟结合多相流耦合喷雾的方法对GDI喷孔内流和喷雾特性进行了数值研究,着重分析了喷射压力及喷孔结构形状对喷孔出流特性和液滴粒径的影响。结果表明:提高喷射压力有利于增加喷孔出口流速及湍动能,增强燃油破碎;当喷射压力提高到30MPa之后,进一步提高喷射压力时索特平均直径(SMD)变化不明显,但小粒径占比显著增加;对于变截面喷孔,变截面双曲线喷孔出口处速度和湍动能最大,其SMD最小,小粒径占比最多,有利于喷雾质量提高;与渐缩形喷孔相比,渐扩形喷孔出口处湍动能较大,有利于喷雾初次破碎,然而较多的空泡堵塞喷孔,喷孔出口处流速较低,不利于燃油二次破碎。

基于超材料的高效率多源无线充电系统的研究

对于多发射源无线充电系统来说,发射线圈与接收线圈间的错位会导致互感急剧下降,使得传输效率降低。为提升多源无线充电系统的效率,首先,分析多发射线圈间相对位置与传输功率的关系,找出取得最大功率输出的条件;然后,设计出一种新型宽边耦合正方形螺旋结构的电磁超材料,增强收/发线圈间消逝波强度,在不改变传输系统本身的情况下有效提升传输效率;最后,搭建双源磁谐振式无线电能传输系统实物平台进行验证。实验结果表明:相比于单源系统,双源系统传输效率提高约15%;当收/发端线圈夹角为40°时,双源系统传输效率达到最高,为41.4%;添加超材料可使系统传输效率有效提高约20%,添加三块超材料可提高约36%。

GDI椭圆喷孔的喷雾撞壁特性

采用流体体积-喷雾单向耦合(VOF-spray one way coupling)分析方法,在不同喷射压力下对缸内直喷汽油机(GDI)圆形和椭圆喷孔的内部流通特性和喷雾撞壁特性进行了模拟仿真研究.结果表明:同等压力条件下,椭圆喷孔出口处异辛烷质量流量大于圆形喷孔,当喷射压力为15.0 MPa时,椭圆喷孔长短轴比为4的椭圆喷孔E2中异辛烷质量流量要比圆形喷孔大3.54%;在喷雾贯穿阶段,由于椭圆喷雾贯穿距离始终小于圆形喷雾,导致椭圆喷雾撞击壁面的时间延迟,当喷射压力为6.0 MPa时,椭圆喷孔E2的喷雾撞壁时间较圆形喷雾推迟0.14 ms;喷雾撞击壁面后,圆形喷雾的铺展半径和卷吸高度都要大于椭圆喷雾,这是因为圆形喷雾速度快,喷雾动量大,促进了喷雾的飞溅和反弹,但这种差异随着喷射压力的提高而减小.

柴油机进气掺混甲醇重整气燃烧过程及排放特性

以某型四缸柴油机为研究对象,采用数值模拟计算的方法,研究了柴油机进气掺混甲醇重整气的燃烧过程中,以及重整气掺混比和喷油正时对缸内压力、燃烧放热过程、Soot和NO_(x)排放的影响。结果表明:与原机相比,掺烧甲醇重整气和氢气后,缸内压力、温度和放热率峰值均有所升高,Soot排放大幅降低,NO_(x)排放升高且滞燃期和燃烧持续期缩短;掺烧氢气及甲醇重整气均有助于改善缸内燃烧,提高燃烧等容度,提升热效率;掺烧甲醇重整气后缸内压力、燃烧温度和放热率峰值较低于柴油机掺烧氢气,Soot排放降低28.5%,NO_(x)排放升高16.9%。随着重整气掺混比的提升,缸内压力、燃烧温度和放热率峰值均进一步提升,滞燃期和燃烧持续期进一步减少,燃烧速度加快,燃烧持续期缩短,等容度燃烧加强。通过喷油正时的推迟,柴油机掺烧甲醇重整气后缸内燃烧重心后移,后燃比重增加,燃烧等容度下降,Soot排放和NO_(x)排放降低,柴油机功率降低。

Experimental Study on the Penetration of Diesel and Biodiesel Spray Liquid Emerging from an Equilateral Triangular Orifice under Evaporative Conditions

This paper reports the results of an experimental study on the liquid phase characteristics of the biodiesel and diesel discharged from an equilateral triangular orifice and a circular orifice under different injection conditions by Mie-scattering imaging.The results revealed that the biodiesel liquid penetration length was longer than that of diesel under the same injection conditions.In addition,the increase of the chamber pressure was expected to enhance the interaction between air and fuel,resulting in the acceleration of the liquid phase breakup process.Moreover,with increasing chamber temperature,the liquid penetration of biodiesel was reduced less than that of diesel.This was due to the high surface tension and viscosity of biodiesel which inhibited the chamber air entrainment and suppressed the liquid breakup process.Accordingly,the higher probability of shorter diesel liquid penetration length indicated better air-fuel mixing than that of biodiesel.Besides,the triangular orifice liquid length was shorter than that of the circular orifice.And the stabilized liquid cone angle from the circular orifice was larger than that from the triangular orifice,indicating that using an equilateral triangular orifice has the potential to improve the air-fuel mixing process.