燃料理化特性与进气压力耦合对碳氢化合物排放的影响

通过一台改进的单缸轻型柴油机,研究3种进气压力(120、150和180 kPa)下燃料的滞燃期、十六烷值与进气压力的耦合对柴油机碳氢化合物(HC)排放的影响。使用纯柴油(B00)、B20燃料(按质量分数混合20%正丁醇和80%纯柴油的燃料)和B20+EHN(B20中添加0.7%质量分数的2-乙基己基硝酸盐)作为燃料进行实验研究。对B00和B20+EHN的碳氢排放进行比较,可知在进气氧浓度高于13%时,HC排放差值几乎不随进气氧浓度发生变化,不同压力的HC排放差异基本维持在0~1 g/(kw·h)范围内。对B20和B20+EHN的碳氢排放进行比较,可知在120、150和180 kPa的入口压力下,临界氧浓度分别为16%、15%和13%,缸内燃烧温度和燃烧持续期是影响两种燃料HC排放差异的主要因素,当进气氧浓度值低于各进气压力下的临界点时,不同的十六烷值引起的缸内燃烧温度差异加大了HC排放的差异,随着氧浓度的降低,缸内燃烧温度的影响程度增大。

进气歧管喷水对发动机燃烧性能的试验研究

为研究进气歧管喷水技术对汽油发动机热效率的提升潜力,基于一台研究型单缸汽油发动机,采用试验的手段对比研究了不同的喷水比例、不同的负荷工况及不同的压缩比下进气歧管喷水对发动机燃烧性能的影响。结果表明,采用进气歧管喷水技术可有效降低发动机的爆震趋势,随着喷水比例的增加,CA50逐渐提前,燃料的滞燃期及燃烧持续期增加,同时伴随着传热损失逐渐增加。相比于无喷水(w/o PWI)的结果,喷水的引入虽然导致未燃损失增加,但有利于排气能量损失大幅降低,最终反应到经济性的表现为热效率随着喷水比例的增大呈先增加后降低的趋势,油耗率的表现同热效率的结果相反;此时最佳的净指示热效率(GITE)为43.1%,相比于w/o PWI的结果升高了2.5%;最佳的净指示油耗率(GISFC)为197.9 g/(kW·h),相比于w/o PWI的结果降低了11.8 g/(kW·h)。高负荷运用喷水技术将达到更显著的热效率改善及油耗改善效果;同时,喷水技术的引入使得发动机高压缩比的应用成为可能。

局部进气裂解油气向心涡轮气动性能分析

为解决低进气量条件下油气涡轮功率与效率提升困难的问题,本文结合裂解油气物性特点,针对性地提出了局部进气裂解油气向心涡轮设计方案。通过数值仿真详细分析了向心式油气涡轮在设计工况下的内部流动特征,并总结了非设计工况下轮周效率随压比、转速以及正癸烷裂解度的变化规律与影响机制。仿真结果表明,本文所设计油气涡轮在0.5 kg/s进气量条件下可实现38.8 kW功率输出,轮周效率为68%,能够满足油气涡轮气动设计需求。根据结果分析可知,随着压比的增大,轮周效率呈现出先增大后减小的趋势:低压比条件下轮周效率增大主要与转子入口攻角损失有关;高压比条件下轮周效率降低则主要是由于激波损失及其引发的附面层分离损失不断增大导致的。研究表明,轮周效率随转速、裂解度发生变化时与转子入口攻角有直接关系,其中,油气工质裂解度每提高20%,涡轮轮周效率可提高13%左右。

重型燃气轮机侧向进气蜗壳参数化设计方法研究

重型燃气轮机侧向进气蜗壳会带来额外进气损失并产生进气畸变,这将会影响压气机的效率和稳定性,进而影响整机效率。目前侧向进气蜗壳的设计仍以经验设计为基础,并未形成系统化的侧向进气蜗壳参数化设计方法,尚无各关键无量纲参数的推荐取值范围。该文基于传统的蜗壳设计理论,针对侧向进气道蜗壳进行简化设计,并通过数值模拟方法研究其内部流动机理,明确进气蜗壳内的流动损失主要来自导流锥两侧的剪切涡、支板绕流涡和收缩段边界层。在此基础上,提出一种参数化设计方法,研究几何结构对进气蜗壳总压损失和出口气流不均匀性的影响。结果表明,收缩段入口直径、锥底直径和锥角对进气蜗壳气动性能影响较大。最后,该文给出各设计参数的推荐取值范围,可为未来高性能侧向进气蜗壳设计准则制定提供基础。

四缸发动机进气歧管热流道注射模设计

结合大型尺寸塑件发动机进气歧管批量生产需要,选用玻璃纤维增强聚酰胺专用塑料对其进行注射成型,材料中加纤质量分数为33%。模具使用一模一腔布局,模腔使用2个针阀式浇口进行浇注,相应的注塑工艺参数为模温70℃、注射压力100 MPa、充填时间5.5 s、保压压力50 MPa、保压时间11 s。针对塑件结构复杂、脱模困难问题,运用脱模方向集成设计方法设计了5个特殊脱模机构用于塑件的脱模;其中定模一侧布置3个联动式油缸驱动滑块斜抽芯机构,将斜向抽芯转化为水平侧抽芯,能有效减少斜抽芯机构件对模具厚度尺寸的要求;动模一侧布置的1个水平侧抽芯滑块机构和1个弯管抽芯机构,结合塑件弯管内壁的脱模采用分段抽芯脱模法进行设计,有效解决了塑件弯管内壁既有直线段又有弯管段而难以设计脱模机构的难题,保证了塑件自动化注塑生产的实现。结合弯管抽芯机构的动作需要,两板热流道模模架的开模由单次开模改进为两次开模,第二次开模使用油缸驱动动模板顶出而实现。塑件的顶出脱模借助两种油缸分两次实施顶出而实现。模具整体结构设计、机构配置合理,有较好的设计参考意义。

全身麻醉诱导期不同通气模式对胃进气影响的研究进展

胃进气是一种麻醉诱导期中常见的并发症,可能会导致胃扩张和胃内容物反流误吸。因此,有效预防麻醉诱导期气体进入胃内是麻醉期间处理的关键。目前既能保证通气效果,又能避免胃内进气的最佳通气模式尚无定论。文章主要综述了胃窦超声评估胃进气的方法、全身麻醉诱导期不同通气模式对胃进气影响的相关国内外研究进展。

基于主动进气格栅的热泵空调系统能耗控制策略

为了降低热泵空调系统的能耗,针对车速、进气格栅开口面积等不同参数,以匹配主动进气格栅(AGS)电动汽车的热泵空调系统为研究对象,开发了一种热泵空调热管理系统及能耗控制策略,仿真计算高、低温环境和不同AGS开度条件下的系统能耗,并采用实车环境舱标定方法分析了-7℃低温和35℃高温环境不同AGS开度下空调系统及风阻能耗实测值差异。试验结果表明:高温和低温环境下,AGS开度越大,风阻能耗越高,但空调与风阻综合能耗越低;AGS开度增大相同数值时,高温条件下的能耗贡献量大于低温条件下的能耗贡献量。

翼身融合布局机体对发动机进气品质影响

为评估发动机安装后,机体是否对发动机进气存在不利影响,本文通过数值模拟方法,研究了高低速情况下BWB300机体对发动机进气品质的影响。结果表明:高速情况下,发动机前高速气流能完全满足BWB300进气需求,故BWB300机体不会对发动机进气品质造成明显影响;而低速时,由于发动机进气流量需求大且其前方气流流速低,机体表面若存在流动分离,分离气流会较易被发动机吸入,从而降低其进气品质。故对类似BWB300的上置式发动机布局飞机而言,飞发一体化设计时应避免机体表面流动分离首先发生在发动机位置附近处。

基于RSM法的柴油机进气系统参数优化研究

开展进气参数优化是改善柴油机“气油配合”状态,提高柴油机动力性、经济性和排放性的关键。以1台高压共轨柴油机为研究对象,结合已有实验数据搭建了柴油机GT-Power一维性能仿真模型,在最大扭矩工况点处,以进气压力、进气温度、进气门开启角、排气门开启角为变量进行单变量扫值,研究了扭矩和有效燃油消耗率随进气系统参数变化的规律。基于RSM法构建了扭矩和有效燃油消耗率的二次回归模型,得出了影响扭矩和有效燃油消耗率权重排序,开展了平衡最大扭矩和最低有效燃油消耗率的多目标优化,并得到了优化标定参数。实验结果显示:进气压力、进气温度、进气门开启角、排气门开启角分别为2.27 bar、369 K、459°CA、255°CA时,参数组合使得扭矩提升到311.08 N·m,较原机提升了6.51%;有效燃油消耗率降低到204.11 g/(kW·h),较原机降低了6.25%;最大气缸压力为154 bar,涡轮前排气温度为883 K,未超限制要求。这表明RSM法用于柴油机进气系统参数协同优化是可行的,优化后达到了相应的目标要求。

新型船用底部进气式脱硫塔流场分析

为改善船用脱硫塔内吸收液与烟气的交互程度从而达到提高脱硫效率的目的,将侧进气改为底部进气,加入聚气环和环状导流板,设计一种新型船用底部进气式脱硫塔。基于有限体积法和欧拉-拉格朗日法建立仿真模型。通过Fluent软件对船用脱硫塔正常工作时的内部流场进行仿真分析,以烟气流速分布均匀性和流动阻力为评价标准对比原始模型和改良模型。结果表明:改良模型的烟气流速分布均匀性比原始模型的提升了70%~85%,而流动阻力增加了约25%。

加装谐振腔的巴哈赛车进气系统设计

为了提高赛车发动机的充气效率,进而提高发动机的性能,同时兼顾安全性,对小型越野巴哈赛车的进气系统进行了设计。首先依据波动效应计算进气管直径和长度;再依据发动机原机参数在GT-Power仿真软件中建立发动机原机模型,增设谐振腔,依据谐振腔对发动机有效功率的影响,选择出最佳谐振腔直径;最后设计进气口防水部件,使赛车具备较好的防水性能,以面对越野赛道恶劣的环境。

一种应用于汽车进气系统的新型消音器设计

近年来,随着我国汽车保有量的急剧上升,汽车噪声已经成为城市噪声污染的主要来源之一,直接影响居民的身心健康,汽车噪声污染问题亟待解决。汽车噪声源中,进气噪声因气体流体动力学特性极其复杂,因而没有固定的降噪措施。针对这个难题,设计了一种集空气滤清器和消音器一体的错列复合阻抗式消音器,可以同时实现除尘和降噪两种功能,而且不会在周期性进气脉冲噪声的激励下产生额外的共振噪声。

储能空气透平低压进气结构优化设计

本文对某储能空气透平低压进气结构进行了优化设计,包括在进气管道与进气腔室衔接处增加过渡倒圆、采用变截面腔室、腔室底部增加平直段和导流锥三种方式,数值分析结果显示:相对于原始方案,优化后进气结构内的局部流速明显降低,流线分布更加均匀,因此壁面熵显著减小,最终导致压损大幅降低,仅为原始方案的53.1%;此外,进气结构出口马赫数和气流角分布也更加均匀,导致首级叶片效率提升约3.3%;对比来看,增加过渡倒圆结构收益最大,采用变截面腔室、底部增加平直段和导流锥也有一定的收益。

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。

进气畸变对冲压燃烧室性能影响实验研究

为研究进口气流畸变对冲压燃烧室总压恢复系数、点火边界及燃烧效率等工作性能的影响,对冲压燃烧室模型实验件在均匀进口气流及3种不同的畸变进口气流条件下进行了冷态流阻实验、点火实验及燃烧性能实验。结果表明:进口流场畸变程度对冲压燃烧室的总压恢复系数影响较小;将点火电嘴设置在流场低压区,可以明显提高点火性能,在设计冲压燃烧室时,设置2支点火器并成两侧对称分布,可以保证始终有1支点火器位于流场低压区中,进而扩大点火边界;气流畸变对燃烧效率有明显影响,当进口马赫数大于0.15时,均匀来流燃烧效率略高于畸变来流;当进口马赫数小于0.15时,畸变来流燃烧效率高于均匀来流,其中畸变程度最大的畸变模拟孔板1可以使燃烧效率提高10%以上。

进气参数对柴油引燃的甲醇发动机性能影响

进气温度及进气压力对缸内燃烧效果和传热传质效果有很大的影响,进而影响柴油机的动力特性和排放特性,为此本文开展了进气参数对柴油引燃的甲醇发动机燃烧和排放性能的影响研究。研究表明,与原机进气压力1.91 bar相比,进气压力在2.31 bar时,柴油机缸内最大爆发压力升高14.3%,CO最终排放量下降66.3%,soot最终排放量升高20.8%,NOx最终排放量下降2.8%。较原机进气温度380 K相比,进气温度在420 K时,缸内最大爆发压力下降4.2%,CO最终排放量升高2.3倍,soot最终排放量升高15.7%,NOx最终排放量升高19.4%。2种进气参数的组合可以给柴油机带来更高的动力性和更好的排放性能。研究结果表明,适当的调整进气压力和进气温度可以改善柴油引燃的甲醇发动机的动力性能和排放性能。

适应飞机需求的进气预冷技术路线分析

为了综合评价高超飞机用高Ma的涡轮发动机及其组合动力的预冷技术方案,从工程应用角度以飞机动力需求为牵引,开展了射流预冷、超临界氦强预冷和燃油强预冷技术方案的对比分析。针对3种预冷技术方案的原理、技术优势、存在的问题,以及适应飞机需求的标志性技术指标开展分析和评估,从跨速域时性能、技术难度及风险、付出的成本代价和周期,以及发展前景等方面开展了综合分析。结果表明:从满足产品需求的角度出发,与超临界氦强预冷和燃油强预冷技术方案相比,射流预冷技术装置结构简单、可靠性高、总压损失小、可与进气道高度集成、供水量适度,以及涡轮发动机本身提供的功率足以驱动射流预冷系统无需额外能源,是目前涡轮发动机扩包线的较优方案。

航空发动机进气试验台畸变数值模拟研究

为了实现对发动机吸入高温燃气现象进行模拟,本文介绍了航空发动机进气温度畸变模拟装置,主要从设备原理、设备组成、设备仿真验证等方面进行说明,通过数值模拟手段对模拟装置的指标进行验证,验证了该装置主、辅喷口在不同流量、温度下,气动参数测量截面(aerodynamic interface plane,AIP)温度分布以及温度畸变强度等指标,主喷口在喷射热流温度550 K、流量20 kg/s下,温度畸变强度可达24.29%;辅助喷口在喷射热流温度450 K、流量20 kg/s下,温度畸变强度可达18.06%,从而对不同喷口位置下AIP截面高温区分布变化进行了验证。通过改变管路喷射流量速率可改变AIP截面的温升速率,证明了该温度畸变模拟装置具有一定的温度畸变指标实现能力和可调节性,可实现对外场现象的复现。

航空发动机地面进气加温试验

为了模拟发动机进气加温试验,开展了发动机地面试车台进气加温试验研究,设计了一套合理的进气加温设备,并提出了进气加温试验测试方案和试验方法。结果表明:在108.88℃进气温度下,高温区角度为180°,高温区主要分布在0°和180°位置,低温区分布在90°和270°位置,隔开了连续高温区,高温区平均温度和面平均温度差值较小,温度周向不均匀度为0.43%,温度分布均匀,不存在强烈温度畸变情况;在进气温度从94.82℃上升至108.88℃时用时80 s,高温区温升率为0.18℃/s,时间域内的温度畸变较小,裕度损失小,温场无旋转,高温区分布和周向温度不均匀度均不随时间变化产生明显改变;在进气温度从65.34℃升至108.88℃时,周向分布保持均匀,建立了面平均温度、高温区面平均温度的线性关系。获得了台架温场均值与发动机控制系统采集进气温度的关系。

主动进气格栅在混动车型应用的关键技术研究

【目的】主动进气格栅(active grille shutter,AGS)技术是优化整车热管理性能、风阻和油耗的重要手段之一,但AGS在混动车型的应用价值尚未得到明确的多方位评估,这导致主机厂对该技术的应用仍有疑虑。【方法】该文首次进行AGS在混动车型应用的多方位研究,提出一种混动车AGS开度控制策略。基于某混动车型,采用UltraFluidX、Amesim和Star CCM+等科学工具进行仿真,并开展整车油耗试验,多方位地评估AGS对整车风阻、热管理性能和油耗的影响。【结果】该混动车型在高速行驶时关闭AGS可有效降低整车风阻7.85%,主要原因是气流无法进入机舱,从而降低了机舱阻力;在该混动车型上应用AGS可满足热管理系统的性能需求,优化空调箱内循环比例,进一步提升热管理系统性能;安装AGS密封导流装置是改善机舱内热回流和防止冷空气逃逸的关键措施,可提高格栅进气效率和热管理系统性能;配备AGS并采用该文提出的AGS开度控制策略的该混动车型油耗比未配备AGS的对应车型的降低5.20%,效果显著。【结论】AGS对混动车型的整车风阻、热管理性能和油耗等均有较大提升,良好的AGS匹配设计和关联控制策略实施是促使未来混动车型能耗下降的关键之一。