应用正交设计法优化大功率柴油机燃烧系统的多维仿真研究

应用正交设计法对大功率柴油机燃烧系统参数进行了多维仿真优化研究,综合考虑了柴油机的进气系统、喷油系统和燃烧室形状等参数,并通过方差分析得出了单因素和交互作用对柴油机动力性的影响规律。研究结果表明:正交设计法可以用于大功率柴油机燃烧系统优化匹配的多维仿真研究,使柴油机的动力性大幅度提高;从燃烧室廓形中提取出的3个参数(喉口半径、锥台角度和凹坑半径)可以作为燃烧室设计的特征参数;以动力性为优化目标时,喷孔数与涡流比的交互作用影响最大,涡流比、油束夹角与锥台角度的交互作用,喷油压力与喉口半径的交互作用的影响次之,喷孔数有一定的影响;最后得出各种交互作用的匹配关系及其对柴油机动力性的影响。

EGR率对高压共轨柴油机燃烧性能影响的多维仿真

为了预测不同废气再循环(exhaust gas recirculaction,EGR)率对某型高压共轨柴油机性能的影响,采用AVL FIRE软件建立了该柴油机缸内的多维仿真模型,并与试验结果进行对比,验证了模型的正确性;对样机采用不同的EGR率进行缸内模拟计算,分析研究了不同EGR率对柴油机缸内燃烧过程参数及排放(NOx和Soot)的影响。结果表明:随着EGR率从0.00增加到0.20,柴油机缸内燃烧速率减小,爆压和最高温度分别下降了4.0%和3.9%,累计放热量下降了3.5%,滞燃期增加了0.9℃A,同时缸内NOx排放生成区域明显减少,但Soot排放生成区域明显增加。

基于多维耦合仿真的冷却系统控制策略优化

电动车驱动系统冷却系统具有非线性、传热迟滞和时变性等特点,电机控制器功耗受工作温度影响较大,传统的冷却辅机控制策略无法满足最低功耗需求。针对此问题,利用STAR-CCM+和Amesim仿真软件建立冷却系统多维耦合仿真模型,研究电机控制器冷却系统最优门限值,并联合Matlab/Simulink仿真平台对比多挡、PID和自适应模糊PID3种控制方法的系统功耗。结果表明自适应模糊PID控制能够提升冷却系统的动态性能,降低整车能耗。

虚拟采办中多维建摸与仿真研究

作为采办决策的支持手段,虚拟采办是以建模与仿真为工具对采办进度、费用、性能等作的综合论证,其要点包括复杂信息映射的一致性、多维动态仿真的并行和演进。本文以导弹武器装备采办为背景,研究虚拟采办中多维建模与仿真方法:以工作域、任务/子任务、资源等组成的多尺度工作分解结构作为多维仿真的基础,并将进度、性能、费用和资源等多维信息映射至统一的工作结构中;建立任务关系模型和属性关联模型,并将性能作为仿真循环和迭代的约束条件,采用任务调度/时间推进/多维并行机制进行仿真,实现采办仿真过程的并行和演进;同时,在进度、费用、性能等多维约束下分析采办满足预期综合要求的风险,为采办决策提供支持。

面向冷链智能立体仓库的数字孪生系统构建

目的当前冷链物流行业立体仓库存在货品损耗率高、失温严重、信息化水平低等问题,确保冷链智能立体仓库的食品质量安全,并实现降本增效。方法面向冷链智能立体仓库的运行场景,设计全映射与多维仿真的数字孪生五维模型,通过对多源异构数据的融合,实现立体仓库全要素的状态实时可视化与监测预警,并提出一种支持系统联动决策的模型优化策略,对立体库负载与温控区热力分布进行智能调节,最大限度提高运行效率和降低运营成本。结果构建了一套冷链智能立体仓库数字孪生系统,通过对优化前后仓库运行数据进行对比,同等仓储环境条件下生鲜蔬菜的食品保鲜度损耗率同比下降了25%~30%,实现了冷链智能立体仓库实时数据与动态虚拟模型的精准映射与联动运转。结论以广东某供应链管理有限公司佛山智能冷链仓储物流中心的冷链立体仓库为实践对象,形成了冷链智能立体仓库一体化管控新模式。为冷链智能立体仓库运营管理、调度联动决策与协同作业提供了数字孪生技术的应用参考,为建立更完善的保鲜产品包装与冷链食品质量安全提供了新路径。

喷油参数对F-T煤制油混合气特性的模拟研究

基于三维流体动力学软件CONVERGE,耦合F-T煤制油表征燃料简化机理,建立F-T煤制油发动机的多维燃烧数值仿真模型,研究了喷油参数对F-T煤制油发动机典型工况下燃油喷雾、油气混合和缸内温度场的作用规律。结果表明:由于F-T煤制油十六烷值高、着火性能好的特性,一定程度的提前预喷正时和主喷正时能促进F-T煤制油的雾化和蒸发效果,有利于在滞燃期形成更多的均匀混合气,加快燃烧和放热速度,提高缸内温度;增加喷射压力能够显著提升油束湍动能,提高燃油蒸发率,缸内混合气分布更加均匀,有利于着火、快速放热;预喷油量的增加能够使油束贯穿距离增加,燃油蒸发率升高,但会加剧燃油碰壁的现象,缸内凹坑处局部过浓区域增加,着火阶段造成更多的燃烧冲击。提前喷油、增大喷射压力结合较小预喷油量的喷射参数组合有助于改善F-T煤制油发动机的燃烧过程,提高燃烧效率。

基于遗传算法的直喷式柴油机燃烧系统参数优化分析

应用CFD软件Fire对直喷式柴油机缸内工作过程进行了多维仿真研究,在前期正交设计优化的基础上,进一步选取涡流比、喷油压力、喷油提前角和油束夹角4个参数,以动力性为优化目标,应用遗传算法进行了全局优化。研究结果表明:正交设计优化和遗传算法优化均能大幅度改善原型机的燃烧过程和性能,其指示功率分别比原型机提高了10.3%和11.1%;与正交设计优化方法相比,遗传算法优化结果燃烧持续期更短,燃烧效率更高。

Numerical study on the flow features of U-beam inertial separator

Detailed parametric study of three-dimensional gas-particle multiphase flow characteristics in U-beam tube bundle inertial separators was conducted by numerical simulation. The carrier phase was treated in the Eulerian frame, the particles were tracked in the Lagrangian frame, and particle-wall collision was considered. Simulation carried out at different inflow rate and mass loading ratios revealed the pressure losses in the separators, velocity field of the gas phase, and the trajectories of particles. The study results revealed the multiphase flow-dynamic features of the separators, and the relationship between separator pressure losses and different inlet velocity. The numerical simulation can provide basis both for optimal design of impacting-inertial separator used in circulating fluidized bed boiler; and for study of gas-particle multiphase circumfluence flow.