高原环境柴油机喷嘴内部流场与缸内温度场的三维数值模拟

采用广安博之等准维模型,建立柴油机高原运行工作过程模型;通过环境模拟台架试验验证了模型的可信性。将准维计算结果作为喷嘴内部气液两相流动和缸内燃烧三维模拟的初始条件,就高原低压、低温、低氧条件对喷孔内燃油流动状态与分布、缸内燃烧过程的影响进行三维数值模拟。海拔3 700m计算结果表明:与平原环境相比,柴油机喷嘴内空穴现象加剧,燃油流动速度增加,喷孔出口燃油分布不均匀度增加;缸内燃烧平均温度比平原最多高出300℃且分布不均匀,燃烧室局部热负荷偏高。研究初步揭示了高原环境柴油机性能劣化机理,为通过优化缸内喷雾和燃烧过程改善高原运行发动机性能提供参考。     

高原环境下柴油机冷却系统性能仿真

利用GT-suite软件建立了柴油机工作过程模型和冷却系统模型并进行直接耦合,通过高原模拟台架试验验证了模型的正确性,进而研究了不同海拔外特性工况下柴油机及其冷却系统性能的变化规律。结果表明:海拔每升高1 000m,柴油机出口水温平均升高5.01%,散热量平均减小6.25%,风扇质量流量平均减小11.20%,柴油机功率平均减小3.55%,燃油消耗率平均增加4.67%;该装甲车辆在海拔1 000~2 600 m低转速区和海拔2 600m以上必须降负荷或者提高冷却系统散热能力后使用。最后以柴油机出口水温不超过报警值为目标,计算得到了柴油机最大允许负荷和风扇最小体积流量增幅MAP图,为高原环境下柴油机及其冷却系统匹配和改进提供了参考。     

不同海拔下甲醇-柴油双燃料发动机的燃烧循环波动研究

试验在1台由高压共轨柴油机改装的甲醇-柴油双燃料发动机上展开,通过仪器模拟不同海拔,进而研究在高原环境下甲醇-柴油双燃料(DMDF)燃烧的循环波动.试验主要在1800 r/min下,通过调整发动机负荷、甲醇替代率和柴油喷射参数,研究各种参数在不同海拔下对发动机燃烧稳定性的影响.缸内压力参数,如峰值压力(pmax)和平均指示压力(IMEP),被用来量化双燃料发动机循环波动.研究结果表明,DMDF燃烧在高原下的循环波动表现出与平原上相似的趋势;随海拔升高,峰值压力循环波动系数(COVpmax)明显升高,而平均指示压力循环波动系数(COVIMEP)却呈现出相反的趋势;高海拔下峰值压力对应曲轴转角分布趋于集中.预喷油量的增加限制了高原工况下发动机循环波动率的增长;在所有海拔下,喷油时刻对COVIMEP影响不大,COVpmax对喷油时刻更加敏感;相比较其他喷油参数,喷油压力对循环波动影响较小.     

正交试验设计方法在柴油机燃烧系统参数仿真优化中的应用

本文尝试在CFD模拟软件FIRE上采用正交试验设计方法,提取柴油机燃烧系统油、气、室的关键参数,即燃烧室口径比、缩口比、缩口半径、喷射锥角、涡流比,安排三水平正交模拟试验。计算结果采用方差分析进行分析,得出柴油机燃烧系统参数对发动机动力性和排放性的影响并找到较优的参数组合。     

JK90S可调喷嘴涡轮配机特性的研究

以JK90S可调喷嘴涡轮与WD615.50型柴油机配机试验数据为基础,对采用GT-POWER建立的配机仿真模型进行了校验,使仿真的发动机参数和涡轮的进出口参数与试验值误差小于5%。采用校正后的GT-POWER配机仿真模型,对经过调节喷油量后的WD615.50型柴油机与JK90S增压器的配机运行工况进行仿真计算,确定了可调喷嘴涡轮随发动机工况变化时的最优开度脉谱图。     

高压共轨柴油机工作过程仿真及性能参数优化

结合4缸柴油机缸内燃烧压力实测数据,利用AVL Boost软件Burn功能分析了燃烧放热规律,获得了模拟柴油机燃烧所需的Vibe燃烧模型参数,建立了模拟柴油机工作过程仿真模型.分析并优化了影响柴油机性能的进排气歧管直径和长度、配气相位、EGR率等性能参数,同时对涡轮增压器进行了匹配计算分析.研究结果表明,利用热力学仿真...     

特种车辆柴油机在不同海拔高度的性能预测与分析

以Hiroyasu喷雾和燃烧模型为基础,建立了适应不同海拔环境的特种车辆增压柴油机模型,并利用平原台架试验和海拔3 700 m实车试验对计算结果进行了验证。计算了该柴油机在0～5 000 m海拔实际运行时的动力性、经济性和排放性,预测了不同环境下柴油机热负荷、机械负荷主要参数的变化规律。结果表明,当海拔高度为5 000 m时,柴油机动力性、经济性比平原恶化10%以上;柴油机缸内燃烧温度峰值上升235℃以上,涡前排气温度最多增加150℃左右;最大压升率比平原升高15%以上,NOx排放减少,碳烟排放剧增。     

495ZLQ柴油机参数匹配与性能计算分析

利用发动机模拟计算软件BOOST建立了495ZLQ柴油机的计算分析模型,探讨分析了不同增压器型式、排气管结构、压缩比及供油提前角等匹配参数对整机性能的影响,并确定了较合适的匹配参数。对选定的柴油机优化方案进行了标定转速3 200 r/min和最大扭矩转速2 200 r/min下的负荷特性模拟计算分析与试验验证。结果表明,模拟计算结果与试验值较为一致,柴油机性能符合预定的目标,为该柴油机改进设计与试验研究提供理论依据和研究方向。     

A Research on the Effects of Atmospheric Pressure on the Thermal Balance of Cooling System in Diesel Engine

针对内燃叉车柴油机在高原上的热平衡问题,建立了柴油机高海拔热平衡试验台和冷却系统仿真模型,对某型叉车柴油机冷却系统进行了热平衡试验和仿真计算,得到了不同海拔高度条件下柴油机燃烧放热量的分配比例和冷却液温度等信息.结果表明,随着海拔的升高,柴油机出口冷却水温度逐渐增大;当海拔高度接近4000m,环境温度为30℃时冷却系统出现过热问题,通过增大风扇的流量或提高散热器的换热效率,降低了发动机的出水温度,缓解了柴油机冷却系统的高原过热问题.     

异辛烷HCCI发动机燃烧特性的大涡数值模拟

通过修改发动机多维CFD计算程序KIVA-3V,并与化学动力学程序CHEMKINⅢ相耦合,建立了异辛烷HCCI发动机燃烧过程的大涡模拟(LES)计算模型。利用此模型对异辛烷HCCI发动机的燃烧特性进行了详细分析。发动机以异辛烷为燃料,其化学反应采用了详细的动力学机理。结果表明:大涡模拟所得到的缸内压力变化趋势与试验基本吻合;采用LES模型计算时,缸内混合气燃烧区域以柱形向四周扩散,而采用k-ε模型计算时以球形向四周扩散。