以NH_(3)为燃料的船用SOFC-GT混合动力系统特性分析

文章设计了以氨为燃料的船用SOFC-GT混合动力系统,建立了混合动力系统的模型。对氨流量和氨分解器入口温度对氨分解转化率的影响进行了分析,并在燃料电池温度梯度、压气机喘振安全区和透平入口温度等限制条件下,研究了氨流量和氨分解器入口温度对混合动力系统性能的影响。研究结果表明:混合动力系统的输出功率可达到350.5 kW,发电效率可达到62.40%;当氨分解器入口温度高于1050 K时,氨分解转化率接近100%;其他运行条件不变时,氨分解转化率随氨流量的提升呈降低趋势,当氨分解器入口温度较高时,氨流量对氨分解转化率下降的影响逐渐减小;当氨流量逐渐接近1.80 mol/s时,燃料电池、燃气轮机以及系统的性能均随着氨流量的提升而逐渐升高,但氨流量不宜过高,当氨流量达到1.80 mol/s时,透平入口温度已超出安全运行范围;在其他运行条件为设计工况时,随着氨分解器入口温度逐渐升至1129 K,系统整体性能随之提升。

压电式喷油器结构参数对喷油特性影响的研究

为研究喷油器关键结构参数对喷油规律的具体影响,采用GT-Fuel软件对高压共轨压电式喷油器进行了建模和仿真计算,研究了喷孔数、喷孔直径、针阀锥角、压力室容积等结构参数对喷油率和针阀升程的影响。分析结果表明:增加喷孔数或减小喷孔直径可以提高喷油压力和针阀响应速度,优化喷油率;增大针阀锥角可以优化喷油特性,但会产生较大压力波动;较小的压力室容积可产生预喷射现象,提高燃油燃烧稳定性。该研究为喷油器结构设计和优化提供了参考依据,具有较高推广和实用价值。

基于SOFC-GT的长江流域货船推进系统特性分析

为了探索柴油燃料在船舶航运中的清洁化利用的新路径,建立基于固体氧化物燃料电池-燃气轮机(SOFC-GT)混合动力系统的船舶推进系统,结合柴油的裂解和重整以及各部件安全运行边界约束,研究工作参数对混合动力系统性能的影响,得到不同航道水流速、风速以及航行速度下混合动力系统运行规律。结果表明:在额定工况下,该船舶SOFC-GT推进系统功率为2458k W,燃料消耗为0.092 kg/s,效率可达56.33%。采用阳极再循环可将系统的效率提高9.91%,但为了避免SOFC工作温度过高,再循环比不能超过0.45。燃空比和水碳比的安全调节范围分别为0.0295~0.0677和1.6~3.5,SOFC-GT系统在安全区域内功率的上下限分别为460.6 kW~1 229.0 kW和1 007.0 kW~1 178.0 kW,取得上下限时的系统效率分别为49.09%~56.41%和47.69%~56.82%,可以实现宽工况调节。货船SOFC-GT推进系统相比传统柴油机,在长江流域不同水流速度、风速和航行速度下,展现出更高的效率和续航能力,效率提升可达15.5%。

车用甲醇燃料发动机性能优化研究

以四冲程单缸汽油发动机结构参数为基础,利用GT-POWER软件进行建模仿真,验证了所建模型的正确性。通过改变燃料、压缩比和空燃比将原模型优化改进为单缸甲醇发动机模型。针对单缸发动机2000~9000 r/min的转速,将甲醇发动机与汽油发动机的性能进行对比分析,以及在甲醇发动机最大扭矩转速(5000 r/min)时,对甲醇发动机与汽油机进行缸内环境的对比分析。结果表明:优化改进后的单缸甲醇发动机充气效率、缸压比原单缸汽油机高,缸内温度比原单缸汽油机低。最大扭矩和最大功率比单缸汽油机提高6%和10%,燃油经济性也得到了改善。通过优化匹配发动机结构参数,为进一步推动甲醇车用燃料作为发动机替代燃料提供了一定的理论参考。

基于GT-Power的LPG燃气组分对发动机排放影响的研究

通过建立单缸点火式LPG发动机在GT-Power中仿真,来研究LPG组分及其比例对发动机排放的影响。仿真实验表明,LPG组分对污染物的排放有重要的影响。随着丁烷比例的增加,CO和HC的排放增加,而NOx减少;其中,CO、HC排放最少的是Fuel 1#,NOx的排放最低的是Fuel 3#;考虑到综合排放性能和动力性的同时,丙烷与丁烷比例为7∶3时最佳。

基于GT-POWER的二甲醚柴油机性能研究

利用VB编程算出了二甲醚的物性参数,利用MATLAB算出了GT-POWER中各方程的待定系数,利用GT-POWER建立了柴油机燃用二甲醚的仿真模型。在原机标定转速下,进行了变压缩比、供油提前角对二甲醚发动机性能影响的研究,将仿真数据和实验数据进行了对比。结果表明:二甲醚的物性参数及方程中的待定系数计算正确,ZS1100柴油机燃用二甲醚的最佳压缩比为20,供油提前角对二甲醚发动机性能的影响与柴油相似。

汽油/CNG两用燃料汽车燃料切换仿真研究

通过对汽油/CNG两用燃料发动机燃料供给系统控制策略进行设计,提出并建立了汽车后备功率与节气门开度的关系。以节气门位置信号作为控制信号,从后备功率的角度,选择适合的燃料切换点,在保证汽车行驶平稳的情况下,提高汽车在高负荷工况下的动力性。采用GT-power软件对汽油/CNG两用燃料汽车的燃料切换进行建模与仿真。仿真结果表明,随着节气门开度的增大,汽车后备功率减小,选择适合的工况点切换燃料,可使汽车后备功率显著增大,并保证汽车行驶平稳,为燃料切换的进一步研究提供了理论依据。

MCFC/燃气轮机联合发电系统的最小二乘支持向量机方法建模

分析了影响熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)/燃气轮机(GT)联合发电系统工作温度的重要因素,在多个变量中选择了燃料气和空气流量作为MCFC工作温度的控制量;选择燃料气利用率和燃烧室附加燃料流量作为燃气轮机透平初温的控制量.在此基础上,推导了最小二乘支持向量机(LS-SVM)用于函数估计的算法,并将该算法用于建立联合发电系统的工作温度控制模型.实验结果表明,LS-SVM建模方法具有建模精度高、计算速度快的优点,适合于实时控制的情况.

基于SOFC/GT和跨临界CO2动力/制冷循环的冷热电联供系统性能

提出了一种新型的冷热电联供系统,通过跨临界CO2动力循环回收SOFC/GT系统的排烟余热进行发电,利用跨临界CO2制冷循环向用户提供冷量和生活热水.建立了该联供系统热力性能的仿真计算模型,对系统进行了能量和[火用]分析,并对该联供系统的一些关键参数进行了敏感性分析.仿真结果表明,在设计条件下,该系统的净发电效率为61.54%,总[火用]效率为62.24%,净发电量、供热量和供冷量分别为246.507、241.501和45.616 kW,[火用]损失较大的部件依次为后燃室、预热器3和SOFC等.在研究的参数范围内,增大跨临界CO2制冷循环流率或降低空气流率和跨临界CO2动力循环流率均可提高系统的总能输出量;增大SOFC工作压力或降低空气流率和跨临界CO2制冷循环流率均可提高联供系统的净发电效率和总[火用]效率.

基于MSVR的MCFC/GT发电系统最优运行轨迹预测研究

利用离线优化运行数据,基于多输出支持向量机回归(MSVR)方法建立指导混合系统高效运行的预测器(函数逼近器),实现根据系统负荷情况实时给出系统高效运行的最佳设定值和前馈控制输入值。实验表明基于MSVR的预测器能预测不同负荷下系统最优运行轨迹,实时指导系统运行。

摩托车发动机燃用M85甲醇汽油的空燃比优化

随着世界石油资源的日趋匮乏和日益严峻的环保问题,车用发动机代用燃料的研究已成为汽车行业的当务之急。本文针对摩托车发动机燃烧M85甲醇汽油的动力性问题,利用发动机一维数值模拟软件GT-POWER对汽油发动机燃烧M85甲醇汽油时的空燃比进行了仿真优化,研究结果表明,与原汽油机相比最大扭矩下降了2.5%,最大功率可提高1.7%,有效热效率最大可提高4%,有效燃料消耗率最大可降低14%,动力性能基本上能达到原汽油机水平,燃油经济性好于原汽油机。

小排量汽油机增压升级节油潜力的研究与分析

某1.0L自然吸气汽油机增压升级后,发动机的有效燃油消耗率比原机高,引起了对汽油机增压升级后节油机理的疑义。利用GT-Drive平台搭建模型模拟同一车型分别搭载该1.0L增压样机与1.3L自然吸气式汽油机的燃油消耗,并分析不同使用工况下整车的节油潜力。结果表明,与搭载1.3L自然吸气式发动机相比,搭载该1.0L增压发动机在保持整车动力性不变的条件下,整车油耗平均下降5.18%。同时,通过分析排气背压对节油潜力的影响,提出了增压样机进一步节油的改进措施。

单缸柴油机燃用二甲基醚及其与柴油混合燃料的仿真分析

利用GT-Power软件,对单缸柴油机模型分别进行柴油、二甲基醚及二者混合燃料的燃烧仿真分析,主要分析了燃烧二甲基醚以及二甲基醚的质量分数分别为80%、90%、95%的D80、D90、D95 3种二甲基醚一柴油混合燃料的动力性和排放特性。结果表明:在基本保持动力性的条件下,柴油机燃用二甲基醚以及在柴油中掺入较高质量分数的二甲基醚可以降低NO_x及碳烟的排放,且混合燃料中以二甲基醚的质量分数为80%时效果最佳。

基于GT-POWER的甲醇柴油发动机性能仿真

以4100QBZL增压中冷柴油机结构参数为基础,利用GT-POWER软件建立了柴油机燃用M15甲醇柴油混合燃料的仿真模型,通过试验验证了模型的正确性,并从压缩比和供油提前角两个方面对发动机进行性能分析、对比。

可变压缩比对增压中冷柴油机性能影响的模拟分析

为计算可变压缩比技术对柴油机燃油经济性和排放性能的影响,该文通过GT-Power软件,对一台装备有中冷废气再循环系统和可变几何涡轮增压系统的C6.6重型柴油机进行了建模和仿真分析,并采用了直喷燃烧预测模型对模型的有效性进行了验证。研究结果表明,可变压缩比技术使柴油机中、低负荷下燃油经济性的改善可达7.2%,再结合适当的废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率和可变几何涡轮增压系统(variable geometry turbocharger,VGT)控制策略,柴油机的NOx和颗粒物的排放性能可达到欧洲5号标准瞬态测试循环(european transient cycle,ETC)中的排放要求。因此,可变压缩比技术可以有效改善直喷柴油机的燃油经济性,提高排放性能。

二冲程点燃式航空煤油发动机燃油消耗率及氮氧化物排放特性分析

针对某二冲程火花点火式活塞发动机燃烧航空煤油时燃油消耗率及氮氧化物排放特性的研究,采用GT-Power软件进行了数值模拟分析。首先建立了该发动机的整机模型,并利用发动机转速为6000r/min时的全负荷工况的缸内压力的数值模拟结果以及在3500r/min到6500r/min转速范围内的扭矩及功率等数值模拟结果分别跟试验数据进行对比分析,验证了GT-Power数值模拟计算模型的正确性。然后采用该模型对该发动机工作过程中的压缩比、空燃比、点火提前角、进气压力、进气温度等参数的变化对燃油消耗率以及氮氧化物生成量的影响进行了模拟计算。结果表明:在6000r/min工况下,压缩比增大使燃油消耗率降低,进气压力和进气温度增大均使得燃油消耗率升高,空燃比和点火提前角增大均使燃油消耗率呈现出先减小后增大的特点,燃油消耗率在空燃比为15.5和点火提前角为25°CA时出现了极值点;压缩比、进气压力、进气温度和点火提前角增大均使氮氧化物生成量增多,空燃比增大使得氮氧化物生成量出现了先增多后减少的现象,在空燃比为15.5时氮氧化物生成量达到峰值。

基于GT-power的船用柴油机增压匹配仿真优化分析

对玉柴某型船用柴油机增压后的供油提前角进行研究分析。首先应用发动机性能仿真分析软件GT-power建立了该柴油机的模型,然后对柴油机进行了台架试验,通过试验结果与仿真结果的对比,验证所建立模型的正确性和可靠性。之后选择几个不同的供油提前角对柴油机性能进行仿真计算,确定出了最佳供油提前角,达到柴油机匹配优化的目的。

越野车整车性能仿真与优化

基于GT-DRIVE软件建立某越野车整车模型,对其动力性和燃油经济性进行了仿真,仿真结果的验证表明了计算结果是可信的。在原有柴油机基础上对发动机进行了改进,并将改进的发动机与原车传动系的匹配进行了仿真计算,仿真结果显示,最高车速提高了9.4km/h,NEDC循环百公里油耗下降了0.42 L/100km,等速油耗在120km/h分别下降0.94 L/100km,表明柴油机优化后,整车性能有了较大的提高。因此,柴油机的改进是提高整车性能的有效途径。

喷气正时对双燃料直喷发动机性能的影响

为对煤层气/柴油双燃料直喷发动机进行更系统的理论研究,运用GT-POWER软件建立某柴油机仿真模型。仿真数据与试验数据进行对比的误差在5%以内。通过该仿真模型,进行喷气正时和喷气压力与燃用不同引燃柴油量的混合燃料关系的模拟研究。研究结果表明:引燃柴油量越大或喷气正时越小,发动机的功率越大;较小的喷气正时或较高的喷气压力能够提高发动机的热效率、降低燃料的消耗,但会导致缸内温度升高,进而增加NOx的排放。研究结果对双燃料直喷发动机喷气正时的优化有一定的指导作用。

小型汽油发动机进排气管的设计与试验

为了提高小型汽油发动机的燃油经济性,降低其废气排放,以用于本田节能竞技大赛的小型汽油发动机为研究对象,利用GT-Power发动机仿真软件分析进排气管机构参数对发动机性能的影响,通过模拟试验研究在不同长度和直径下进排气管对发动机燃油消耗率、有效转矩和有效功率的影响,得出相关的特性曲线并确定最佳的进排气管长度与直径。模拟试验表明:进气管的最佳长度和直径分别为50 mm和20 mm,其燃油消耗率较低,有效转矩较大,但有效功率随着进气管长度和直径的变化基本没有明显变化;排气管优化段的最佳长度和直径分别为150 mm和30 mm,其燃油消耗率较低,但有效转矩和有效功率随着排气管长度和直径的变化基本没有明显变化。