基于混合驱动的双燃料发动机燃烧模型的构建

为实现对处于长时间运行的双燃料发动机燃烧过程的实时映射和在线优化,将Wiebe方程与深度学习神经网络相结合,提出了基于混合驱动的生物柴油/柴油双燃料发动机零维(0-D)预测模型.首先通过鹈鹕算法(POA)对双Wiebe方程参数进行求解;然后利用卷积神经网络结合双向长短时记忆神经网络(CNN-Bi-LSTMNN)建立运行参数和Wiebe参数的参数辨识模型.将Wiebe方程与深度学习神经网络相结合对燃烧过程进行简化、重构,建立基于混合驱动的零维预测模型,进而可以正向求出缸内压力曲线和各种性能结果.结果表明:基于双Wiebe方程结合CNN-Bi-LSTM构建的双燃料发动机零维预测模型具有良好的预测精度和泛化性.模型的开发为双燃料发动机性能的在线评估和优化提供了可靠的数字模型支持.

引燃柴油喷油正时对LNG-柴油双燃料发动机燃烧特性的影响

以一台涡轮增压六缸柴油机改造的发动机为试验对象,研究引燃柴油喷油正时对LNG-柴油双燃料发动机燃烧特性的影响。研究了不同喷油正时下的双燃料发动机的缸内压力、压力升高率、缸内温度、燃烧放热规律、循环变动等参数。研究结果表明:引燃柴油喷油正时对双燃料发动机燃烧特性影响很大。随引燃柴油喷油正时的增大,最高缸内压力、最高压力升高率、最大燃烧温度和最大瞬时放热率先升高后降低且所对应的曲轴转角减小;峰值压力循环变动系数先降低后增大,峰值压力升高率循环变动系数降低。

预测双燃料直喷式柴油机性能和排放的燃烧模型

本文介绍了一种描述双燃料柴油机燃烧过程的热力学—化学反应动力学数学模型,它用含有14种化学成分的32个化学反应方程来模拟甲烷空气混合气的燃烧过程,同时还能揭示各种控制参数对双燃料柴油机性能及燃烧过程的影响程度.试验表明在较为宽广的运行范围内计算值与实测值相当一致.说明该燃烧模型能较为满意地预测双燃料柴油机的性能和排放.

涡流室式LPG柴油双燃料发动机燃烧模型

根据涡流室、主燃室中气体流动过程的质量和能量的交换关系 ,建立了涡流室式 LPG ( liquefiedpetrdeum gas) /柴油双燃料发动机准维燃烧模型的方程 ,提出了如何使两种不同性质燃料的燃烧在同一个燃烧过程中相互联系、相互作用的燃烧模型。根据模型提供的方程 ,对缸内燃烧过程和 NOx 的生成进行了模拟仿真 ,将其同发动机台架试验的结果进行了验证、分析和讨论。

柴油多元表征燃料多环芳烃生成模型的开发

构建了适用于正癸烷、甲苯和甲基环己烷等3种单一燃料及其混合燃料的多环芳烃(PAHs)骨架模型,包括103个组分和248个反应.用新模型分别模拟了正癸烷、甲基环己烷、正癸烷/甲苯混合燃料以及柴油表征燃料在基础反应器中的氧化过程,结果表明:该模型能重现重要组分浓度的试验值.将此模型与笔者开发的碳烟模型相耦合并纳入KIVA-3V程序,对一台以2号柴油为燃料的发动机的燃烧过程和碳烟排放进行了模拟,结果表明:新的模型都能较准确地计算缸内压力、放热率、碳烟排放量和PAHs的生成过程.

压燃式双燃料柴油机燃烧模型的研究

回顾了压燃式双燃料柴油机燃烧模型的发展历程以及一些主要燃烧模型的特点,并对当前广泛应用的准维燃烧模型进行了重点阐述。

基于HCCI发动机着火特性的柴油三组分表征燃料详细化学动力学模型

构建了一个由正庚烷、甲苯和环己烷组成,并加入正庚烷与甲苯的交叉反应,三组分柴油表征燃料的详细化学动力学机理模型,包含1 171种物质、4 580个基元反应.基于着火时刻对于均质充量压燃(HCCI)燃烧的重要性,以着火点为主要衡量标准,采用单区燃烧模型,以不同比例的三组分表征燃料详细化学反应动力学机理模拟HCCI燃烧的燃烧始点,根据HCCI发动机试验数据,确定了三组分机理的最佳组分质量比为8∶1∶1(正庚烷∶甲苯∶环己烷).还对单组分(正庚烷)、最佳比例的双组分(正庚烷、甲苯)和最佳比例的三组分机理进行了比较验证,对3种机理模拟得到的着火滞燃期和放热率的结果进行对比,详细分析了环己烷对表征燃料滞燃期的调整作用,以及交叉反应的加入对表征燃料的影响.结果表明:新的柴油三组分详细机理可以更为准确地描述柴油HCCI着火时刻.

基于回归分析的发动机HC排放预测模型

将回归分析方法用在一台经过改造的汽油/柴油双燃料发动机HC排放研究上。以1700r/min@60 N·m工况为例描述了试验设计、模型阶次选择、异常点去除、正态分布假设判断整个过程,获得了精度较高的HC排放模型,通过将试验结果和仿真分析结果进行对比验证了所建模型的正确性。

HRD-76柴油生物燃料的模型燃料构建

HRD-76作为典型的第二代柴油生物燃料得到广泛关注.本文通过匹配核磁共振光谱分析的官能团信息,选用2,6,10-三甲基十二烷和正十六烷作为HRD-76燃料的模型燃料.构建了模型燃料的化学反应机理,并对该机理的可靠性进行了验证.最后,利用该模型燃料对HRD-76燃料在不同条件下的着火延迟时间进行了模拟.该模型燃料与实验值和其他经典模型燃料进行了对比,结果表明,本文模型燃料具有简单、高效和精确的特点.模型燃料的构建为深刻认识HRD-76燃烧过程,实现燃烧反应流模拟研究奠定了基础.

双燃料直喷式柴油机燃烧模型及性能预测

本文探索了一种适合于甲烷柴油双燃料直喷式柴油机的燃烧模型,用含有14种化学成份的32个化学反应方程来模拟稀薄和接近理想甲烷氧气混合比时的燃烧过程。计算和实测结果表明,此模型能较满意地预示双燃料柴油机的性能,又为设计和研制新型双燃料柴油机提供有价值的信息。

双燃料发动机燃烧模型的研究与应用(英文)

以天然气为主要燃料、少量柴油为引燃油的双燃料发动机为研究对象 ,建立燃烧模型 ,它包括热力学、化学反应动力学、引燃油多区传热和燃烧模型。应用该模型预算了双燃料发动机的燃烧过程 。

乙醇、柴油及其混合燃料的喷雾特性

为了研究乙醇、柴油及其混合燃料的喷雾特性,采用试验和计算的方法获得了乙醇-柴油混合燃料的物性,并将其用于Wave-KH破碎子模型来模拟混合燃料的喷雾过程.模拟结果能够较好地与纹影摄像结果相吻合.研究表明,乙醇及乙醇-柴油混合燃料的喷雾贯穿距小于柴油,喷雾锥角略大于柴油,喷雾形态的分布范围较大,与空气混合更好.

基于不同燃料PAH特性改进的适用于多组分燃料的碳烟模型(英文)

将多环芳烃(PAH)骨架模型与甲苯参比燃料(TRF)氧化模型耦合,构建了一个新的TRF-PAH骨架模型.以新的TRF-PAH骨架模型作为燃料燃烧的气相化学反应模型,基于不同分子结构的燃料氧化过程中生成PAHs和碳烟的路径也不同的研究结论,本文进一步优化了以PAHs为碳烟前驱生成物的碳烟半经验模型.通过甲苯在流动反应器、搅拌反应器和激波管中的氧化/裂解实验验证发现,新的TRF-PAH骨架模型可以相对准确地预测小分子PAHs和重要中间组分的浓度.通过对比烷烃和芳香烃氧化过程中生成苯的计算值可以发现,燃料的分子结构对PAHs的生成路径影响很大.另外,改进后的碳烟模型利用甲苯、正庚烷/甲苯及异辛烷/甲苯混合物为燃料的激波管中裂解和氧化实验验证,结果表明在较宽的工况内碳烟模拟值与实验值吻合较好.最后,将新的碳烟模型应用于KIVA程序,模拟以TRF20为燃料的柴油机碳烟排放,结果表明TRF-PAH骨架模型和碳烟模型能重现缸内燃烧和排放的特性.

正丁醇/柴油调和燃料的蒸发雾化特性研究

将正丁醇和柴油以一定比例进行调和,测定了燃料的运动黏度、馏程、密度、闭口闪点、十六烷值、热值等蒸发雾化特性,并根据试验数据及三维数值模拟,分析了燃料射流在内燃机燃烧室内的雾化液滴直径、喷雾穿透距离及射流的湍流动能和耗散率,并进行了雾化特性之间的相关性分析。研究结果表明:调和燃料的蒸馏特性中10%馏点出现大幅提前,95%馏点相差不大,密度、低热值与掺混比例呈现线性下降趋势,运动黏度、闭口闪点、十六烷值在掺入少量正丁醇时下降明显,随着掺混比增大下降趋势趋于平缓。雾化特性的雾化液滴直径和湍流动能随掺混比例增加呈现减小趋势,而射流的高速扩展区面积及平均耗散率增大。蒸发雾化特性中运动黏度、密度和50%蒸馏点对燃料的雾化结果影响较大,而雾化结果中的液滴直径受燃料特性的影响较大,闭口闪点、十六烷值、热值对雾化的影响相对较弱。

双燃料发动机的燃烧模型

针对双燃料发动机燃烧特性 ,建立了柴油喷雾扩散燃烧子模型和气体燃料均质混合气火焰传播燃烧子模型 ,应用该模型研究了双燃料发动机燃烧机理 ,计算结果和实验结果相当吻合。计算表明 :当引燃柴油比例较大时 ,双燃料发动机燃烧过程以喷雾混合控制燃烧为主 ,柴油喷雾扩散燃烧模型与实测较吻合 ;当柴油比例较小时 ,该过程以均质混合气火焰传播燃烧为主 ,均质混合气火焰传播燃烧模型与实测较吻合。计算结果表明 ,引燃柴油量对双燃料发动机性能影响较大 ,引燃柴油减少 ,着火滞燃期延长 。

直喷式柴油机气缸内燃空混合及燃烧过程的数学模型

建立了直喷式柴油机气缸内燃空混合与燃烧过程的多区准维模型 ,采用紊流射流理论推出了壁面射流模型 ,并在正确描述喷注贯穿的基础上细致地建立了空气卷吸模型。此外 ,还考虑了滴径分布、液滴蒸发、着火延迟、对流与辐射换热和气缸内温度均匀化等因素 ,理论计算与实测结果吻合良好 ,证明了模型的实用性。

柴油甲醇双燃料发动机进气均匀性优化

针对某四缸柴油甲醇双燃料发动机进气均匀性较差的问题,采用GT-power软件构建了柴油甲醇双燃料发动机仿真模型,分析进气总管、进气歧管的结构参数以及进气正时对进气均匀性的影响程度。以进气总管直径、进气歧管长度、2、3缸的进气歧管直径以及进气正时为优化变量,以降低进气不均匀度为设计目标建立响应面模型,并结合多岛遗传算法进行优化。优化结果表明:减小进气总管直径和进气歧管长度以及进气正时,增加2、3缸的进气歧管直径几何参数,改善了进气歧管内空气和甲醇的流动质量,使发动机的进气不均匀度由原机的10.35%降低到2.19%。

基于BP神经网络的电控LPG-柴油双燃料内燃机碳烟排放的预测

建立了一个基于BP神经网络的碳烟排放模型,用它来预测电控LPG-柴油双燃料的碳烟排放。模型将转速、油泵齿条位置、油门开度、LPG喷气时间、冷却水温度、转矩作为输入变量。本文采用准牛顿反向传播算法,对试验样本数据进行训练,并对此模型进行了泛化检验,将预测结果与试验结果进行了比较。此排放模型可以指导双燃料内燃机的排放性能优化试验,减少试验工作量。

燃烧室内积聚燃料在柴油机冷起动过程中的蒸发方式初探

针对燃烧室内积聚燃料作用机理未明的现状,在分析了积聚燃料蒸发特点的基础上,提出了液滴蒸发模型和液膜蒸发模型;并对一台单缸自然吸气式直喷柴油机在0℃冷起动时的积聚燃料蒸发情况进行了仿真模拟计算。结果表明:对于相同量的燃料,液膜厚度从25μm到20μm导致缸内的燃空比减少了2%,而从25μm到30μm却增加了3%的燃空比,说明油膜较厚时能够较快蒸发;且油膜蒸发是燃烧室内积聚燃料冷起动时蒸发主要方式。为进一步改善柴油机冷起动性能提供了依据。

天然气/柴油双燃料发动机燃烧过程的模拟计算

详细介绍了天然气／柴油双燃料发动机的二维数学模型，并对一台单缸双燃料发动机燃烧过程进行了模拟计算，将计算结果与实验结果对比分析发现，该模型的计算结果与试验数据有良好的一致性。