柴油机燃烧室的系统设计方法研究与应用

为使柴油机燃烧室设计走向系统化和正规化,提出了柴油机燃烧室系统设计的概念。通过对因子处理方法和响应分析方法的梳理总结了9种因子-响应组合方法,选取其中1个燃烧室设计方法进行方法展示。此方法以一款四气门直喷式柴油机作为研究对象,建立了缸内气体瞬态流动模型,以缸内气体流速和湍流动能作为评价标准,在压缩比基本保持不变的前提下,对比分析了缩口率分别为16.4%、6.1%、9.8%、9.8%且底面凸台形状不同的A、B、C、D 4种ω型燃烧室对缸内流场的影响。研究结果表明,燃烧室几何结构对柴油机进气阶段和压缩阶段前期的缸内气流运动影响较小,对压缩阶段后期缸内气流运动影响显著。在上止点前后20°曲轴转角区段,底面凸台呈锥形的C型燃烧室的平均挤流速度、逆挤流速度比底面凸台呈球形的D型燃烧室分别高25.2%、26.4%;缩口率为16.4%的A型燃烧室内气体平均湍流动能比缩口率为9.8%的D型燃烧室高25.4%。与底面凸台呈椭球形的A型和呈球形的D型燃烧室相比,底面凸台呈45°锥形的B、C型燃烧室在湍流动能强度和逆挤流强度方面的保持性更好。该文研究结果可为柴油机燃烧室结构设计和优化提供参考。

柴油机全可变配气缸内流场三维仿真分析

为了改善柴油机动力性、提高经济性并降低排放,本文采用全可变配气技术实现了气阀配气参数的柔性调节,突破了传统柴油机凸轮型线的限制。基于中高速柴油机的气缸结构和进排气系统,使用SolidWorks软件建立柴油机气道-气阀-气缸精确模型,通过ICEM CFD软件实现高质量、速度快的动态层网格。改变进气阀开启、关闭相位和最大升程,使用FLUENT流体计算软件开展可变配气参数下的缸内流动性能CFD仿真研究。仿真结果揭示了缸内流场在不同配气参数下的发展变化规律,为中高速柴油机全可变配气参数优化和控制提供理论基础。

直喷式柴油机燃烧室内挤流谱的显示和挤流速度的解析

本文在一个拖动的单缸实验机上，利用油点条痕法显示了活塞上燃烧室凹坑中挤流运动的流谱，研究了燃烧室形状和几何尺寸对挤流谱的影响。实验表明，缩小喉口直径，增大缩口面角度将有利于形成强烈的环涡运动。本文还导出了考虑散热和活塞环漏气影响的轴向挤流速度和逆喷速度的解析关系式，该式表明散热和活塞环漏气使轴向挤流速度减小，逆喷速度增加。本文通过道喷速度分布的解析分析，表明燃烧室侧壁逆喷气流速度可以表示为轴向平均速度与环涡切向速度之和，因而远远大于挤流速度。

柴油机分段喷射下混合气形成及其对燃烧排放的影响

基于数值模拟计算,研究了不同预喷策略下某非道路直喷柴油机混合气形成和燃烧过程,分析了挤流和涡流对主、预喷燃油当量比分布和燃烧的影响。结果表明:适当的主预喷间隔(20°)能够使预喷燃油在挤流带动下进入燃烧室凹坑;适当强度的进气涡流比(1.5~2.0)能使预喷油束偏转并在相邻两束主喷油束之间燃烧。二者都可以改善主喷和预喷油束的重叠,并且可以充分利用预喷燃油的放热量促进主喷燃油的混合和提升燃烧速率。优化喷油策略结合适度的进气涡流可以提高发动机功率,降低碳烟排放,但会使NOx排放增加。

冶金法制备太阳能级多晶硅工艺技术研究

以纯度99%的工业硅为原料,通过造渣熔炼、电子束炉真空熔炼和定向凝固手段进行了太阳能级多晶硅制备的研究。结果表明通过造渣熔炼、电子束炉熔炼、两次定向凝固的工艺成功地将工业硅中的总杂质含量（质量分数）降到了1 ppm以下,其中B低于0.3 ppm、P低于0.5 ppm、总金属杂质含量TM低于0.2 ppm、C浓度低于5×1016atoms/cm3、O浓度低于1.0×1017atoms/cm3,产品达到太阳能级多晶硅标准。与国内外已公布的冶金法制备太阳能级多晶硅工艺流程相比,本工艺未采用酸洗,清洁高效,没有任何污染。

燃烧室优化

提升现有发动机性能,对不同顶面形状的活塞燃烧室的进气及燃烧过程进行多维数值模拟分析。通过对缸内气体当量均匀性、湍动能场、气体平均速度、燃烧持续期等缸内燃烧特征参数的影响确定优化方案。其结果证明,合理改善燃烧室形状可以有效改善发动机燃烧性能。