引气结构对引气压气机性能影响的研究

基于压气机扩压器引入废气再循环(diffuser exhaust gas recirculation,DEGR)方案,通过计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟的方法研究引气压气机性能的影响。研究了无引气时引气结构对压气机性能的影响,分析了有无涡旋进气段时引气压气机的性能。结果表明:与压气机原机相比,在无引气时,引气结构使引气压气机峰值效率降低近2%;有无涡旋进气结构仿真结果表明采用涡旋进气能够有效降低引气结构出口与叶轮出口气体的切向速度差,降低引气进入扩压器造成的流动损失和混合损失,进而提高引气压气机绝热效率。

排气道压力波动对发动机二冲程减压制动性能的影响

为分析排气管内压力波动对发动机二冲程制动功率的影响,以某重型柴油机为研究对象,利用GT-Power建立发动机二冲程制动一维模型,通过修改排气型线开展排气道压力波动对制动性能影响的研究。结果表明:第二次减压制动(the second compression release braking,2nd CRB)相位开启时的压力波动会影响到其他气缸的排气回流,进而影响发动机的制动功率。进一步对排气管进行三维流场计算,证明了其他气缸2nd CRB相位排气门开启时的压力波传递对排气回流阶段排气回流的影响。最后通过试验设计(design of experiment,DoE),结合响应面拟合和粒子群算法对排气管几何尺寸进行优化,优化后该柴油机二冲程减压制动模式下2100 r/min工况的最大制动功率可达到395.08 kW。

飞行器气动隐身设计技术研究进展

气动隐身设计技术是提升作战飞行器突防能力和生存力的关键技术,一直以来都是研究的热点。本文从型号研发对气动隐身设计技术的需求出发,介绍了气动隐身一体化设计的应用和发展,详细阐述了气动隐身协同快速设计技术、气动隐身一体化精细化设计技术和进排气系统气动隐身设计技术的发展历程及研究现状,总结了气动隐身设计经验和技术要点。在此基础上,梳理了决定气动隐身综合优化设计的三项关键技术:复杂外形高效参数化技术、气动隐身精细化设计技术和内外流一体化气动隐身综合设计技术。结合未来飞行器气动隐身的设计需求,对气动电磁红外一体化隐身设计、考虑涂敷的气动隐身设计、气动/隐身结构一体化设计和主动流动控制隐身一体化设计四项未来重点研究方向进行了展望。

烟气再循环联合循环中燃气轮机温度控制方案

在部分负荷工况下,采用余热锅炉排气再循环与压气机进口导叶调节联合应用(EGR-IGVC)策略,可有效改善燃气轮机联合循环性能.但此策略若配合联合循环电站部分负荷工况中燃气轮机常采用的等T3(透平入口温度)-T4_(m)(透平排气温度最大允许值)温控方案,在较低负荷下会造成较大的底循环[火用]损失,底循环做功能力下降明显.提出了一种更适用于EGR-IGVC策略的等T3-T4_(m)-T4_(d)(透平排气温度设计值)温控方案,以PG9351FA型燃气轮机联合循环为研究对象,采用能量与[火用]分析方法,对比研究了EGR-IGVC策略配合两种温控方案时的联合循环部分负荷性能.研究结果表明,当环境温度为15℃,部分负荷率在80%负荷以上时,EGR-IGVC策略配合等T3-T4_(m)方案效果仍为最佳;在30%~80%负荷时,与配合等T3-T4_(m)方案相比,EGR-IGVC策略配合等T3-T4_(m)-T4_(d)方案可使燃气轮机效率提高0.15~0.47个百分点,余热锅炉[火用]损失减少0.51%(2.15 MW)以上.研究亦表明,当环境温度在0~40℃间变化时,采用等T3-T4_(m)-T4_(d)方案总能获得更高的联合循环效率,且随环境温度上升,部分负荷效率增幅更为明显.

典型飞翼布局轰炸机气动与红外特性数值分析

以美国B2轰炸机作为研究对象,构建了进排气系统一体化整机仿真物理模型。计算了在不同飞行条件下轰炸机的气动/红外特性。结果表明:当飞行马赫数提高时,外流产生的对流换热加热蒙皮效果越发明显,跨声速飞行时,由于气动加热作用使机身前缘温度升高;水平方向上随着探测角度增加,3~5μm与8~14μm波段内轰炸机红外辐射强度降低;竖直方向探测时,3~5μm波段内轰炸机下方最大红外辐射强度值仅为上方最大值的20%,对规避来自地面及低空的红外探测具有重要意义;3~5μm波段内降低壁面发射率对轰炸机红外辐射的抑制效果在后方及上方探测角度内更为明显,最大降幅达60%;8~14μm波段内降低壁面发射率后轰炸机红外特征显著降低,最大降幅达70%。

进气卸荷气助力系统的设计与试验验证

介绍了排气卸荷结构存在油耗高、噪音大的问题。进气卸荷结构相比排气卸荷结构,可有效改善油耗和降低噪音,且增加系统的可靠性。对比不同的进气卸荷方案,采用多功能空气干燥器设计进气卸荷系统,通过试验验证设计的合理性。

某车用发动机进排气道流场仿真分析

某车用发动机原气道由于结构较为简单,且在气道的进口段和出口段的交接处没有圆滑过渡,截面收缩较大,导致气体流量损失增加。现对发动机特征参数进行分析调整,从而提高发动机功率,降低发动机油耗。文章对原始进排气道模型进行了初步改型,将进排气门导管所在凸台均抬高2mm之后的进排气道与原机进排气道在流场的仿真结果上差异并不大,进气道流量仅提高1%左右,排气道流量的提升效果要稍好一些,所以,要想对充气效率和发动机性能有大幅度的提升,须从气道的整体几何结构着手进行改进。因此,文章对进气道结构重新设计了三个方案,从计算结果来看,各方案进气流量都有明显的提升,可支撑发动机动力的提升。通过文章的分析研究可以减少石油的消耗,提高车用发动机燃烧效率。

不同工况对压风机性能影响的试验研究

为有效降低压风机的能耗,提高其应用价值,采用控制变量法,研究不同入口空气参数,即入口温度、相对湿度及排气压力对压风机比能量和全效率的影响。结果表明:当相对湿度不变时,随温度的增高,比能量增大,而全效率降低;当温度不变时,随相对湿度的增大,比能量增大,而全效率降低;当排气压力增大时,比能量增大,而全效率降低,且性能斜率增大的趋势与压力呈正比关系。

隧道集中排烟模式下火灾数值模拟研究

运用火灾动态模拟软件FDS对采用独立排烟道集中排烟的隧道火灾进行了模拟。通过研究12种不同排烟阀开启方案下隧道内的烟气温度和蔓延规律,得出了排烟阀设置参数对集中排烟模式控烟效果的影响,提出了排烟阀设置的优化方案的参考参数。结果表明,排烟阀的开启个数、间距、单个面积等参数是共同作用影响隧道内的温度和烟气蔓延的。当排烟阀开启8个,间距25m,单个排烟阀面积为8 m^2或排烟阀开启6个,间距25 m,单个排烟阀面积为8 m^2时,隧道排烟系统的控烟效果较好。

半横向排烟下隧道火灾烟气控制效果试验研究

为了研究隧道火灾半横向排烟对烟气排放效果的影响参数,同时为半横向通风排烟下隧道火灾烟气蔓延情况的系统性研究提供试验数据支持,建立缩尺比例为1:10的水平模型隧道开展火灾试验,并对火灾半横向排烟时排烟阀和排烟道内的烟气流动进行理论分析。结果表明,水平公路隧道半横向排烟情况下,理论分析得出的排烟阀处烟气流速与模型试验结果基本吻合;在火源附近,冷空气与高温烟气掺混较少,温度较高;在靠近风机处,排烟阀烟气流速较大,但同时因远离火源,热量损失和掺混冷空气较多,因而温度较低;排烟阀开启个数、间距、单个面积以及排烟阀离风机的距离,均会对半横向排烟系统的排烟效果产生影响。

进排气管结构与配气系统匹配对汽油机性能的影响研究

分析了EQ6100汽油机进、排气管结构和与配气相位间的匹配对发动机性能的影响,从提高充气效率和减少排气干扰的角度出发,提出了进、排气管结构改进和与配气相位匹配的改进设计方案。试验结果表明:改进设计后,发动机的动力性能得到了明显地改善。

公路隧道集中排烟道排烟阀结构设计参数研究

针对某大断面公路盾构隧道火灾烟气控制工程实际,为了优化设计公路隧道集中排烟模式下排烟阀结构参数,采用火灾动力学模拟软件FDS构建了隧道数值模型,并根据公路隧道的通行车辆种类、火灾类型和火灾规模,选择了隧道火灾典型场景,设计了集中排烟模式下单向及双向排烟时相应的火灾工况,通过提取隧道顶隔板下方温度场、行车道2 m高处能见度以及排烟阀流速等数据,分析了双向排烟时特定排烟阀面积下不同排烟阀结构形状对隧道火灾排烟效果的影响,进而探讨了单向排烟方式下不同排烟阀面积时的隧道火灾排烟效果。在此基础上,获得了隧道集中排烟模式下合理的排烟阀面积、排烟阀结构形状等设计参数。

喷油助燃再生DPF过滤体入口废气温度条件研究

阐述了DPF喷油助燃再生的工作原理,在考虑过滤体内沉积微粒氧化反应次模型的基础上,以壁流式蜂窝陶瓷过滤体为研究对象,建立柴油机稳态工况下过滤体入口孔道的再生简化模型。考虑到柴油机中小负荷排气富氧条件,通过无量纲化,结合DPF的排气背压模型,得到了喷油助燃再生DPF时过滤体入口端所需的温度条件。试验表明,以该条件获得的理论过滤体入口废气温度所对应的喷油率来调节燃烧器功率可顺利实现DPF的再生过程,为DPF喷油助燃再生系统的设计提供了一定的理论依据。

进口漩流对透平排汽缸内部流动的影响

使用CFD软件CFX数值模拟了不同漩流条件下大功率汽轮机低压排汽系统实验模型内部的复杂三维流动,定义了衡量非轴对称流场周向不均匀程度的周向不均匀系数。通过对不同漩流条件下计算得到的总压损失系数、静压恢复系数、周向不均匀系数以及缸内流场的对比分析,发现来流在不同径向位置处的漩流角对排汽缸内流动有不同的影响,在此基础上提出了能改善排汽缸气动性能的来流切向气流角分布并进行了数值验证分析。

复合控制技术在高空台进排气调压系统中的技术研究

高空台进排气压力调节系统是实现航空发动机高空台模拟试验的主要设备,进排气压力调节系统调节性能的好坏直接决定了发动机高空台模拟试验的置信度。通过对进排气压力调节控制系统的特性分析,阐述了开展复合控制技术研究在发动机高空模拟试验中的必要性和应用前景。详细介绍了建立前馈和反馈控制的进气复合压力控制系统和将常规PID控制和模糊控制两种控制策略结合起来,构成兼有两者优点的排气环境压力控制系统的具体实施方案。在半物理仿真台的试验结果表明,该控制方案是可行的。

船用低速智能柴油机排气阀驱动特性

为了掌握排气阀运动特性,应用AMESim软件建立了船用低速智能柴油机排气阀驱动系统计算模型,在与试验数据对比验证的基础上进行了排气阀驱动过程仿真分析.分析了排气阀液压控制单元的进油口倒角、回油口倒角、排气阀节流孔等主要参数对排气阀的开启和关闭过程的影响规律,得出以下结论:随着排气阀液压控制单元进油口倒角的增大,排气阀开启时刻提前,关闭时刻延后且伺服油压力越小,影响越明显;排气阀关闭过程的关闭时间长度随排气阀液压控制单元回油口倒角增加而逐渐减小;排气阀开启时间随排气阀节流孔径增大而逐渐增加,而节流孔径增大,排气阀关闭时刻提前.

进排气调压系统半物理仿真程序的设计与实现

半物理仿真是仿真领域研究的热点和难点,在研究系统性能和控制策略时非常有用;为构建一个实时性较强的进排气调压半物理仿真系统,结合高空台调压系统的特点,提出了上位机、下位机+实物部件的形式组成半物理仿真系统,在上位机开发了仿真程序,基于PLC(Programmable Logic Controller)开发了此系统的下位机程序;实现了模型计算、数据采集、上下位机数据通讯及系统参数控制等功能;仿真试验表明,该系统的上下位机程序具有很好的实时性、精确性和稳定性。

发动机进、排气门杆的滚压加工

作为对传统气门杆加工方法的改进,提出了新型的滚压加工方法。介绍了该工艺的工作原理、设备及工艺参数,分析了该工艺的特点和经济效益。试验及实际应用表明,气门导柱应用滚压加工工艺是一种高质量、高生产率、低成本,能提高气门使用寿命和降低发动机油耗的新型加工方法。

飞翼布局无人机进排气影响及机理分析

进气道尾喷管的存在不仅影响着飞机机身前后的流场特性与压力分布,而且影响着飞机升力特性、阻力特性以及力矩特性.为了研究进排气效应对飞机气动特性的影响,采用计算流体力学(CFD)数值模拟技术,建立飞翼布局无人机(UAV)堵锥整流模型和动力影响模型,其中动力影响模型是根据发动机不同的工作状态,在进气道以及尾喷管截面上设置不同的边界条件,对比分析这两种计算模型在流场特征和气动特性上的差异性,揭示内在的影响机理.进排气效应的研究有助于飞机/发动机的一体化气动综合设计.

过量空气系数与废气再循环率耦合对汽油机性能的影响

为了提高汽油机部分负荷下的燃油经济性,该文通过改变废气再循环率(EGR,exhaust gas recirculation)和过量空气系数,在一台增压进气道喷射汽油机上进行试验,研究了过量空气系数与EGR耦合对发动机部分负荷下燃油经济性和排放的影响。结果表明:随着EGR率和过量空气系数α的增加,燃烧循环变动率变大,燃烧持续期变长,且EGR是影响两者的主要因素;泵气损失显著减少,有效燃油消耗率显著降低,与EGR率=0和过量空气系数α=1条件下相比,EGR率=20%和过量空气系数α=1.1条件下的有效燃油消耗率降低了8.37%;随着EGR率的增加,THC(total hydrocarbon)排放增加,但NOx排放显著降低,高达约80%。因此,将三效催化转化器和EGR技术相结合,燃烧稀混合气,可以在满足欧Ⅴ排放法规的同时,大幅提高汽油机部分负荷下的燃油经济性。