柴油机尾气后处理系统再生辅助进气的研究

装DPF的柴油机再生时常会遇到再生失败、DPF载体熔融、润滑油稀释等问题。本文通过对以上问题深入研究发现再生时提供额外的新鲜空气不仅能保障再生顺利进行,还能优化再生过程中存在的问题。再生辅助进气就是在柴油机后处理处于再生阶段时给后处理系统提供新鲜空气。该系统是根据发动机运行工况和后处理温度来决定提供额外新鲜空气的时刻和用量。满负荷或中等负荷以上,发动机本身的热负荷较大,排温也较高,再生辅助进气正常工作。小负荷或者长时间怠速时,再生不能进行,该系统就不工作。

带第三流路辅助进气的引射喷管流动特性研究

为避免低落压比条件下引射喷管内气流过膨胀,研究了第三流路辅助进气门开启状态下引射喷管的内流特性,分析了飞行马赫数为0,主喷管落压比为2.1,次流流动状态分别为回流和顺流对引射喷管流动特性的影响规律,并获得了不同辅助进气门开度下次流通道的最小顺流压比。结果表明:当次流为回流状态时,逐渐增加辅助进气门开度,主流过膨胀程度逐渐降低,第三流路流量的增加使剪切层内动量传递效率提高,引射喷管的推力系数从0.60提升至0.73;当次流为顺流状态时,随着辅助进气门开度的增加,次流流量减少,主流过膨胀程度逐渐增大,第三流路流量的增加使剪切层内动量传递效率降低,推力系数则从0.97下降至0.75。次流为顺流状态时引射喷管的推力系数整体高于次流为回流状态,因此当次流处于顺流状态时引射喷管取得更优的推力性能。但在低马赫数状态下,次流流动极有可能出现倒流,此时适当增加辅助进气门的开度有益于改善推力性能。随着辅助进气门开度逐渐增大,次流的最小顺流压比呈逐渐上升趋势。

侧壁辅助进气微小流化床内纳米颗粒流化特性的数值模拟

基于双流体模型,使用计算流体动力学软件Fluent6.3,对气固微小流化床(床高220 mm,内径20 mm)内侧壁辅助进气纳米颗粒流化特性进行了数值模拟,考察了床内固含率和颗粒运动的分布规律,系统地研究了侧壁开孔位置对颗粒流化质量的影响。结果显示:设计向上倾斜角为60°的侧壁辅助进气口距床底10 mm的流化床性能最好,能大大强化床内颗粒的内循环,提高颗粒的离散性,明显抑制颗粒的沟流和粘壁运动。

高温环境辅助进气合成射流的激励器性能

对高温环境下活塞式合成射流激励器的流场进行了数值模拟和试验研究,对比了激励器工作频率和射流孔直径,对常规、辅助进气激励器性能的影响。结果表明:在高温环境下,相对于常规进气,辅助进气可以显著地提高激励器性能,激励器吸气量、腔体峰值压比和射流峰值动量提高的同时,激励器出口截面射流峰值速度略有下降。辅助进气装置的效能最大区域为高工作频率或者小射流孔直径。相对于常规激励器,辅助进气激励器的吸气量、腔体峰值压比和射流峰值动量的增加幅度最大,分别增加了常规激励器的230.73%、103.97%和107.37%(工作频率为250Hz,射流孔直径为2mm)。

辅助进气激励器强化喷流混合的数值模拟

对采用高动量的辅助进气激励器和"常规"激励器强化的高速、大尺度喷流混合进行了数值模拟研究。对比了辅助进气激励器和"常规"激励器吹气射流对流向涡、喷流拍动、阻塞面积的影响,分析了合成射流强化喷流混合的流动滞后现象。结果表明:合成射流强化喷流混合中的辅助进气激励器在吹气时间、吹气动量、峰值动量比方面要明显优于"常规"激励器。合成射流强化喷流混合由激励器迟滞和流场迟滞两部分组成。"常规"激励器和辅助进气激励器射流峰值动量都滞后于活塞峰值速度时刻19.5%,流场滞后峰值动量时刻5%左右。相比于"常规"激励器,采用辅助进气激励器的"小突片"堵塞面积较大,强化喷流混合的效果更好。

活塞式合成射流激励器效率分析与改进研究

为了研究活塞式合成射流激励器的效率，对所设计的一种活塞式合成射流激励器进行了轴对称非定常数值计算。研究发现，活塞式合成射流激励器的效率在44.9%-67.7%之间，其电能利用率高达21.6%-32.5%，高于电火花式合成射流激励器的电能利用率。研究表明，合成射流孔直径越小或者激励器频率越大，激励器效率越高；而压缩比较大时，压缩比对激励器效率的影响不大。另外，采用辅助进气结构，不仅能减小活塞做功，还能增大射流动能，使激励器的效率由59.59%提高到112.93%。