基于VOF-DPM的横向射流雾化过程数值模拟

为高效精确模拟航空动力系统的液态燃料横向射流多尺度雾化过程,分别采用离散相模型(discrete phase model,DPM)、流体体积(volume of fluid,VOF)法耦合DPM(VOF-DPM)对横向射流雾化过程进行数值模拟,对比2种模型对横向射流雾化过程的仿真结果,并研究模型转换直径与破碎模型对横向射流雾化过程仿真结果的影响。仿真结果表明:相比DPM,VOF-DPM仿真得到的射流穿透深度更接近试验结果,射流雾化过程更真实,并且能够捕捉到更详细的流场信息;当模型转换直径较小时,不能转换为离散相颗粒的液滴相对较多,这些液滴仍由VOF求解,并阻挡气流导致在其周围产生小涡团;添加破碎模型对射流穿透深度和流场结构几乎没有影响,但导致离散相颗粒继续破碎成更多更小的颗粒。

基于GT-Power的压电晶体喷油器性能仿真分析

为优化柴油机压电晶体喷油器性能,采用GT-Power建立高压共轨压电晶体喷油器仿真模型,改变模型中压电晶体的材料属性,设置不同电压条件,仿真分析压电晶体执行器的弹性模量、晶体驱动电压对执行器位移、喷油针阀压强、喷油器温度及每循环喷油量的影响。仿真结果表明:压电晶体喷油器弹性模量大于75 GPa,执行器位移随驱动电压的增大而增大;喷油器弹性模量大于80 GPa,喷油针阀处的压强增大,温度升高;相比弹性模量为55 GPa,弹性模量为80 GPa时,压电晶体执行器位移增大15.6%,喷油器每循环喷油量增加2.3%。压电晶体喷油器弹性模量为75~80 GPa,可以提高喷油速率,缩短喷油持续期,有利于提高柴油机热效率。

某船用发电辅机性能优化

为降低某船用发电辅机常用工况油耗,采用仿真分析确定最佳配气相位、压缩比、柱塞速度;通过负荷特性试验及正交试验,确定最佳喷油器方案;通过热怠速试验选择合适的机油泵、海水泵;通过台架负荷特性试验对比发电辅机优化前、后的油耗。结果表明:该发电辅机优化后,进气关闭角对应的曲轴转角为565°,排气开启角对应的曲轴转角为135°,压缩比为15.5,最高柱塞速度提高至2.54 m/s,选用喷孔直径为0.32 mm、喷孔锥角为158°的喷油器,机油泵、海水泵体积流量分别降低10、15 m^(3)/h,辅机常用工况区油耗比原机下降4~5 g/(kW·h),达到降低油耗的目的。

天然气发动机增压器匹配及试验验证

在概念设计阶段,基于GT-Power软件建立某4缸天然气发动机的整机模型,该模型包括进气系统、缸内燃烧系统、废气再循环(excust gas recircluation,EGR)管路系统,根据工程经验,设置目标EGR率、点火提前角、燃烧持续期、燃烧重心为边界条件,仿真对比不同增压器方案的EGR率、EGR阀开启比例、燃气消耗率、增压器旁通阀放气比例、外特性联合运行线,结合工程应用中的增压器匹配原则,选出合适的增压器方案,并进行试验验证。试验结果表明:所选方案发动机的外特性联合运行线远离喘振线和堵塞区,中、高转速的运行点落在压气机高效区;标定点增压器转速余量大于18%,满足发动机性能要求。

LY1200铁合金煤气发电机组的关键技术

为解决铁合金煤气用于内燃机发电时易引起发动机进气管回火问题,开发LY1200铁合金煤气发电机组。通过理论分析与试验等方法确定其关键技术为:采用空气与燃气分路增压进气方式及缩口燃烧室,最佳压缩比为12.0,凸轮轴采用滚轮挺柱型负曲率半径型线并优化配气相位,控制系统增加燃气组分与供气压力前馈控制回路。对LY1200铁合金煤气发电机组进行性能试验、可靠性试验和试运行。结果表明:该发电机组的升功率、热耗率、电效率、机油消耗率在国内燃气发动机中处于先进水平,且性能稳定,经济效益显著。

结合对象分割和深度学习的运动行人检测

针对传统的人工标注大量训练数据集存在的成本高、效率低、难以满足大型行人检测系统检测要求的问题,研究一种半自动标注行人的方法。以静止的单目摄像机拍摄的监控视频图像为对象,利用背景差分以及显著性检测方法将前景、背景分离,提取出前景目标。试验结果表明,相对于传统的人工标注数据集的方法,该方法能提高数据集标注的效率,形成的数据库可以为行人检测系统提供数据。

乙醇汽油沉积物生成与喷雾特性试验研究

为研究乙醇汽油在缸内直喷汽油机中的积碳生成问题及喷雾特性,选取5孔直喷喷嘴为研究对象,通过试验模拟缸内积碳生成环境,制备得到积碳喷油器。基于高速摄像技术和定容弹,对未积碳喷油器和积碳喷油器进行喷雾试验,得到5孔直喷喷嘴的喷雾图像,利用MATLAB程序对喷雾图像进行可视化处理。针对喷雾中可能出现的闪急沸腾现象,研究燃料温度与背景压力对乙醇汽油喷雾闪沸的影响,结果表明:乙醇汽油的使用会加重直喷喷嘴的积碳问题,导致喷嘴的喷油量减小,雾化质量恶化。

发动机凸轮轴断裂失效分析

为解决某机型发动机在配气机构结构优化耐久试验中凸轮轴从齿轮连接螺栓螺纹孔处断裂的问题,通过振动测试、断口、金相及硬度检测等手段进行失效分析。结果表明:失效原因是减震器失效引起的凸轮轴前端受力异常增大,螺栓底孔的尖角效应以及螺栓孔壁被淬透导致材料脆性增加。相应采取改变感应淬火的方式,或在尖角位置增加防护措施消除螺栓的尖角效应等改进措施后,凸轮轴再次进行耐久试验时未发生断裂。

柴油机颗粒捕集器特性测试评价

为了满足柴油机颗粒物(particulate matter,PM)排放标准的要求,应用微粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)对柴油机排放的PM进行捕集并再生。对涂覆前后DPF的压差、不同工况下的被动和主动再生速率、压降特性及极限情况下的累碳量等进行测试评价。研究结果表明:相对于白载体,涂覆后的DPF压差略为增加;在氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)作用下,DPF捕集的碳颗粒较易发生被动再生,连续再生速率随着温度升高而提高;温度为400℃时,累碳速率和被动再生速率达到动态平衡,超过600℃时发生主动再生;在降怠速情况下测试累碳量,并通过轻型车排放测试规程(world harmonized light vehicles test cycle,WLTC)进行排放试验验证,结果表明,DPF对PM和粒子数量(particle number,PN)的捕集效率满足工程目标要求。

基于有限元方法的柴油机锻钢活塞热分析

利用有限元分析软件ANSYS对某款中型柴油机锻钢活塞进行温度场模拟,并对活塞在热载荷下的整体变形、等效应力、环槽变形及销孔变形进行分析。分析结果显示:活塞整体温度场和变形量分布正常;喉口和环槽应力较高;环槽和销孔变形量合理,为柴油机锻钢活塞的研发提供理论参考。

载货汽车动力总成悬置系统优化设计

针对载货汽车定置状态下驾驶室存在共振、主观舒适性差问题,对动力总成悬置系统进行优化设计;基于扭矩轴布置理论设计前悬结构、软垫安装角度,并以悬置软垫刚度值为自变量利用遗传算法进行计算,得到符合设计要求的最优解。试验数据表明:悬置系统优化设计方法行之有效,优化后驾驶室座椅共振现象明显减弱,悬置软垫隔振率平均提升30%,整车舒适性达到国内同等产品领先水平。

应用于发动机正时系统的偏心轮技术

论述有效降低正时传动系统振动的偏心轮技术,把发动机曲轴带轮设计成偏心轮,通过正时皮带在凸轮轴上形成周期性的反向校正力矩,来减少或抵消凸轮轴的波动力矩,降低凸轮轴角振动对正时传动系统的激励,从而减少正时传动系统振动,改善发动机的噪声、振动与声振粗糙度(noise、vibration、harshness,NVH)性能,经过试验验证了偏心轮技术可有效降低正时传动系统的振动,改善发动机NVH性能。

燃料电池应用于船舶动力装置的可行性及展望

介绍燃料电池应用于船舶动力装置的优势,并重点阐述燃料电池应用于潜艇AIP动力装置、水面舰艇及民用商船的可行性,结合其应用现状及现存问题进行分析,得出相关结论并对燃料电池未来前景进行展望,为相关科学研究及工程应用提供必要的理论依据。

一种船用柴油机控制柜的研制

本文介绍了一款针对某型柴油机需求而设计的船用柴油机控制柜。应用工控智能仪表、可编程控制器(PLC)的软/硬件功能,实现柴油机的自动监控功能,并且解决了工程实践中的一些问题。

基于有限元的某船用柴油机缸套变形分析

为了研究缸套变形情况,以某型号柴油机为例,由一维热力学仿真计算和冷却系统流动特性计算提供热边界条件,采用有限元分析方法,对缸盖机体一体化模型进行热负荷、机械负荷及冷却流场流动与传热的耦合计算。根据计算结果利用Python程序提取缸套综合变形情况,对结果进行傅里叶变换,去除一阶偏心变形,分析缸套径向变形和轴向变形趋势,为发动机缸套前期设计提供参考。

活塞销偏置对柴油机噪声的影响

活塞销向主推力面方向偏置能够缓解活塞换向过程中的敲击噪声,本文通过建立活塞的有限元模型,在配缸间隙一定的条件下,运用AVL Excite软件对不同活塞销偏置方案进行仿真计算,得出当活塞销偏主推力面0.80~0.85mm时,活塞动能变化率最小,且对柴油机其他性能影响较小,最后通过在柴油机上进行试验验证,得出结论:当活塞销偏置量为-0.80mm时,相较于原机,优化后的柴油机摩擦损失功变化较小,且活塞敲击噪声改善明显。

缸内直喷汽油机微粒捕集器结构参数仿真优化研究

缸内直喷汽油机混合气形成方式与柴油机类似,均在燃烧室内喷入燃油形成混合气。该特点决定了其尾气中存在相对较多的微粒。作为处理发动机尾气中微粒的一种有效方式,加装微粒捕集器可以明显降低整车微粒排放。本文结合发动机台架试验结果针对性地运用GT-POWER仿真软件对微粒捕集器结构参数进行仿真优化,分析了微粒捕集器载体孔隙率和微孔平均直径等参数对微粒捕集过程的影响。优化后的载体具有较高的微粒捕集效率,并且具有较低的排气背压。为深入研究微粒捕集器微粒捕集过程和产品设计开发奠定理论基础。

CNG发动机缸内热负荷改善研究

本文应用AVL Boost软件对CNG发动机进行仿真优化计算,分析点火提前角、压缩比、配气正时和EGR率对缸内热负荷的影响,仿真分析结果表明,点火提前角和EGR率对缸内热负荷影响较大,压缩比和配气正时对热负荷影响较小。发动机进行台架试验验证,各项指标达到了设计目标。

某型汽油机排气歧管CFD分析

本文采用稳态计算模式,使用k-zeta-f湍流模型以及多孔介质模型,分别对排气歧管的两种设计方案进行了仿真分析。通过CFD计算,得到了排气系统内流场的压力损失以及催化器载体前端的气流分布,结果证明,方案二各项指标均优于方案一。