Conceptual Process and Analysis of Water-Gas-Shift Membrane Reactor

A new conceptual water-gas-shift(WGS) process is designed for integrated gasification combined cycle(IGCC), using membrane reactor(MR) equipped with H2-permselective zeolite membranes for the WGS reaction.The new process makes it possible to capture CO2 before power generation process by converting CO in the syngas to CO2 which can be collected after WGS reaction. The new process also produces purer H2 for combustion in gas turbine. Conceptual design of the MR, mass and heat balance analysis, and cost estimation of the new process are also provided in this paper.     

柴油与LPG/柴油双燃料喷雾特性的对比

采用高分辨率数码照相机对柴油与LPG／柴油混合喷雾特性进行了对比研究。结果表明，随着LPG掺混比的增大，喷雾油滴的平均直径减小，油滴尺寸数目分布曲线向小颗粒方向偏移，小颗粒油滴数目增多，雾化质量提高，使发动机碳烟排放大幅度降低；大颗粒油滴尺寸变化不大，小颗粒油滴尺寸变小，相对尺寸范围和发散边界扩大。随着喷雾贯穿距离的增大，柴油油滴的粒度增大；混合燃料的油滴尺寸的数目分布向小颗粒偏移，累积容积油滴直径则增大；相对尺寸范围和发散边界呈减小趋势，油滴容积分布在较大油滴的范围内渐趋均匀；喷射距离较长，油束射程总是等于油束到达燃烧室壁面的最大距离。     

汽油发动机怠速工况富氧燃烧的研究

利用不同进气氧体积分数,实现汽油机富氧燃烧。氧体积分数分别为21.1%,22.6%,25.5%条件下,试验研究了在怠速工况下汽油发动机燃烧特性和排放特性。研究结果表明:在汽油机中怠速工况下,随着氧体积分数的增加,缸压、瞬时放热率明显增大,峰值相位出现时刻提前,累积放热量明显增大;进气中氧浓度加大,循环波动率下降,提高了发动机缸内燃烧的稳定性,燃油消耗量基本保持不变;在怠速工况下实现富氧燃烧,可以大大降低THC和CO的排放,NO2的排放增加,但增加的幅度处于较低的水平。     

编队飞行中基于危险区域的后机最优位置研究

编队飞行是实现民航绿色发展的重要措施之一。在前机尾涡危险区域分析的基础上，科学确定后机最优位置是编队飞行的关键。首先，以随机两阶段尾涡消散模型为基础，利用Hallock-Burnham涡模型和诱导滚转力矩系数模型分析后机诱导滚转力矩系数的演变规律。然后，基于设定的安全阈值，给出前机尾涡危险区域，并考虑飞行高度、速度和风对危险区域的影响。最后，基于后机不同位置处的燃油流量减少率，得出编队飞行中后机最优位置。研究结果表明：后机诱导滚转力矩系数随着前、后机之间横向距离的增加，呈先增后减再增的趋势；随纵向距离的增加，呈先缓慢减小后快速减小的趋势；高度越高、速度越小，诱导滚转力矩系数的峰值越高。飞行高度越高、速度越小，前机初始尾涡的危险区域越大；随着纵向距离的增加，危险区域不断减小，并随涡核的下沉不断下降。侧风使危险区域发生偏离，侧风越大，偏离程度越大。顺风会增加危险区域的纵向距离，顶风则与之相反。两架B737-800飞机在12000 m高度以0.78马赫数进行编队飞行时，前、后机纵向距离3000m处，无风情况下后机最优位置为横向距离30 m 或-30 m、垂直距离29 m，此时燃油流量减少率为7.01%。相较于无风，左侧风20 m·s -1 下，燃油流量减少率和垂直距离不变，横向距离增加；顺风20 m·s -1 下，燃油流量减少率增加，横向距离不变，垂直距离减少；顶风20 m·s -1 下，燃油流量减少率减小，横向距离不变，垂直距离增加。     

电厂天然气锅炉富氧燃烧数值模拟

对传统燃烧方式下和应用富氧燃烧技术（O2/CO2燃烧技术）时电厂天然气锅炉内的燃烧特性进行数值模拟研究.结果表明随着氧气浓度的增大,整个炉膛的高温区分布趋于集中,烟气温度增加,火焰分布更为集中,充满度也越来越差.当氧气浓度为25%时,炉膛内的温度分布和烟气辐射特性与传统燃烧方式下最接近.当氧气浓度由21%上升到40%时,炉膛内烟气温度得到较大幅度的提高,燃烧器所在截面温度上升300 K以上,火焰充满度变差.     

Experimental Investigation of the Influence of Fuel Viscosity on the Spray Characteristics of Diesel Nozzle

This paper presented an investigation of atomization characteristics including the velocity vector field and the mean droplet sizes for different percentages of DMM-diesel blended fuels using a phase doppler anemometry (PDA) analyzer system. Based on the fuel design concept, an oxygenated fuel named dimethoxy methane (DMM), which has lower viscosity, surface tension, and boiling point, was used to blend with diesel. The experiments were carried out under atmospheric conditions on a single-hole type diesel nozzle, liquid conditions comprise a temperature of 298 K under the needle valve opening pressure of 6 MPa. The results show that the sauter mean diameter (SMD) and spray cone angle of blended fuels decrease with the increase of DMM content; the axial mean velocity in the centerline increases with the increase of DMM. However, the spray behavior of blended fuel in which DMM exceeds 75% is virtually identical to that of neat DMM. The measurement also reveals the existence of an "S" shape in the radial mean velocity variations with radial distance.     

汽油机燃烧室紧凑性评价参数分析

对燃烧室紧凑性评价参数面容比A/V值进行了分析,讨论了其局限性。提出了新的内燃机燃烧室紧凑性的衡量方法,即面面比S/A,在等容积条件下,进行了各种燃烧室紧凑性及火焰传播距离的比较。     

四孔喷油器流量分布对燃油喷雾及柴油机性能的影响

探讨了四孔喷油器流量分布对燃油喷雾和柴油机性能的影响。结果表明,不正常的流量分布可改变喷雾的形状及各孔油束的射程,导致燃油在燃烧室中分布情况的恶化,从而使柴油机性能,特别是在低速大负荷工况下的性能下降。     

汽油发动机富氧燃烧模型分析

汽油发动机富氧燃烧可改善发动机的燃烧效率和排放。文中对汽油发动机燃烧循环波动和NOx排放的机理进行研究,通过建立模型验证发动机试验数据。研究结果表明:建立的发动机燃烧循环波动和NOx排放模型与试验结果一致。富氧燃烧可以降低发动机燃烧的循环波动,同时降低发动机CO、HC排放物,但NOx的排放物有所增加。     

对EQ6100发动机变参数模拟计算的探讨

本文建立了汽油机工作过程的准维预测模型,其中包括热力学子模型、紊流火焰传播子模型,燃烧室几何子模型及排放子模型等.为了验证模型的计算准确性,本文实测EQ6100发动机在外特性工况下的各种性能参数,并与计算值进行对比,结果表明它们有较高的吻合性.在此基础上对该发动机进行改变压缩比、转速等8个变参数预测计算,获得了各参数的变化对发动机性能指标的影响趋势大小。     

Combustion Characteristics and Emission of a Two-Stroke Compression Ignition Engine with Two-Stage Injection

In order to study the effect of two-stage injection on two-stroke diesel engines, a well characterized research engine equipped with electronically controlled common rail system and scavenging system was constructed. Through analysis of combustion and emissions, two-stage injection shows its advantages. Compared with the standard injection, it produces less emissions, while compared with single early injection, it expands engine operation range. Further experiments were carried out to study the influence of several injection control parameters on two-stage injection. The fuel in the first injection is used for forming homogeneous mixture. The fuel in the second injection keeps combustion, and it is the main source of smoke emissions. NO_x is formed in both combustion process caused by these two injections, and there is an optimum fuel allocation ration to produce minimum NO_x. The cylinder pressure decreases, and the combustion is depressed with the increasing of scavenging pressure. By optimizing the injection control parameters of two-stage injection, NO_x and smoke can be reduced beyond 30% simultaneously.     

激光雷达选址对飞机尾涡特征参数反演的影响

为了提高距离高度显示器模式激光雷达的尾涡探测与反演精度,提出了基于涡核区域分割的机场激光雷达最佳选址求解算法,研究了激光雷达横向和纵向安装位置对尾涡反演精度的影响;考虑尾涡消散和下沉影响,建立了激光雷达动态回波数据仿真模型;推导了尾涡区域分割径向距离公式,根据区域分割后的速度极值点确定了尾涡涡核位置;对涡核位置进行探测...     

桩-土-断层耦合作用下桥梁桩基竖向承载特性

基于海南铺前大桥, 采用室内模型试验与数值仿真, 分析了断层-桩-岩土相互作用时桥梁桩基的距离效应与承载特性。研究结果表明: 在模型试验中, 对于直径为6.3 cm, 长度为60 cm的桩基, 当断层与桩基水平距离由9.45 cm增加到22.05 cm时, 承载力增幅为26.7%, 当水平距离由22.05 cm增加到31.50 cm时, 承载力增幅仅为3.8%, 断层与桩基水平距离对桩基承载力影响度降至6.5%, 可以忽略; 当桩长一定, 荷载相同时, 断层与桩基水平距离越小, 桩身轴力变化越小; 当断层与桩基水平距离由9.45 cm增加到22.05 cm时, 桩身30 cm处桩侧阻力增大了0.059 kN, 水平距离对桩侧阻力影响度降低了44.5%, 当水平距离由22.05 cm增加到31.50 cm时, 桩侧阻力增大了0.029 kN, 水平距离对桩侧阻力影响度降低了8.3%。在数值仿真中, 在桩基直径为1.5 m, 长度为30 m, 覆盖层厚度为10 m的工况下, 当断层与桩基水平距离由1.5 m增加到6.0 m时, 承载力增幅由11.0%减小到6.5%, 当水平距离由6.0 m增加到7.5 m时, 承载力增幅减小到4.9%;当断层与桩基水平距离由7.5 m减小到1.5 m时, 桩身轴力沿桩长方向减小趋势逐渐变缓, 当桩长一定, 荷载相同时, 断层与桩基水平距离越小, 桩身轴力变化越小; 当断层与桩基水平距离由1.5 m增加到6.0 m时, 桩身16 m处桩侧阻力增大了1.90 MN, 水平距离对桩侧阻力影响度降低了28.0%, 当水平距离由6.0 m增加到7.5 m时, 桩侧阻力增大了0.33 MN, 水平距离对桩侧阻力影响度降低了5.0%。模型试验与数值仿真结果均表明, 在5倍桩径范围内, 桩基竖向承载特性受断层与桩基水平距离的影响较大; 超出5倍桩径后, 水平距离的影响较小, 甚至可以忽略; 断层与桩基水平距离对承载力、桩侧阻力的影响度与桩侧阻力占比的仿真值均减小较快, 在水平距离为5倍桩径时, 较模型试验值分别降低了2.2%、6.0%、0.174, 结果较理想化, 可用作工程参考。      

低热值气体燃料层流燃烧特性

在定容燃烧弹中开展了当量比、燃料组分、初始压力对低热值气体燃料层流燃烧特性影响的试验研究,建立了准维双区模型,基于在定容弹内实测的压力曲线,计算了规范化质量燃烧率.研究结果表明：燃料中氮气比例的增加导致压力峰值降低,火焰发展期和燃烧持续期增长;化学计量比附近的燃料燃烧进行的较充分,压力峰值最高,火焰传播速率最快,燃烧持续时间短;初始压力的增加使质量燃烧率下降,燃烧持续期有所延长.     

汽油机恒转矩增转速瞬态工况燃烧特性的实验研究

针对汽油机瞬态工况所面临的某些问题,采用实验的手段,研究了汽油机恒转矩增转速瞬态工况下的燃烧过程.通过与稳态工况进行比较,对其示功图、平均指示压力、最高燃烧压力及其对应的曲轴转角、瞬时放热过程和累计放热过程等参数进行了分析,得出了汽油机恒转矩增转速瞬态工况下的燃烧特性.     

应用激光全息术测量柴油机喷雾场粒度分布的实验研究

设计了应用激光全息术测量柴油机喷雾场粒度分布的实验装置,并用该装置成功地测量了单孔喷嘴油雾场粒度分布的空间分布。研究结果对柴油机缸内混合气的形成和燃烧机理的研究具有重要意义。     

一种高强化柴油机排放和燃油经济性的数值模拟计算分析

以某型柴油机为对象,开展了缸内燃烧过程三维模拟计算,对其排放特性,包括碳烟分布、碳烟生成总量变化、Nox分布、Nox生成总量变化,以及燃油经济性进行了数值模拟计算和分析,研究了燃烧室结构和喷嘴参数对柴油机性能的影响.计算结果表明;挤压面积更大的燃烧室更有助于改善燃油经济性和排放;采用适当增加喷孔数、增大孔径等方法,尽可能缩短燃油喷射持续期,有助于降低油耗,改善排放.     

The Tip Leakage Flow Structure of an Axial Fan with Tip Clearance

Experiment and numerical simulation technique are used to investigate the tip leakage flow in an axial fan with tip clearance at the design condition. The flow field in the tip region of fan is measured using a PDA (Particle Dynamics Analysis) system. The flow is surveyed across the whole passage at fifteen axial locations (from the 100% axial chord in front of the leading edge to the 100% axial chord behind the trailing edge), mainly focusing on the outer 90% blade span. Both experiment measurement and numerical simulation indicates the leakage flow orig-inated from the tip clearance along the chord rolls-up into three-dimensional spiral structure to form leakage flow vortex. The interaction of leakage flow and main flow will produce the low velocity zone, and block the flow. The leakage flow almost occupies the most part of flow passage behind the trailing edge.     

点火时刻对缸内直喷低热值气体燃料掺氢燃烧发动机性能影响的试验

在一台改装的单缸气体发动机上进行了缸内直喷低热值气体燃料掺氢燃烧的试验，开展了不同掺氢比例下，点火提前角对发动机动力和排放及经济性的影响研究．低热值燃料由天然气含量为45％～65％，N2含量为35％，掺氢含量为0-20％的气体组成．研究结果表明：随着掺氢比例的增加，发动机动力性呈现先增高后降低趋势，在掺氢10％条件下动力性最好；排放污染物中HC排放增大，NOx排放呈先增大后减小的趋势，在掺氢10％条件下排放最多，但CO排放基本不变．     

汽车LPG燃料燃烧特性

为了对LPG发动机燃烧系统的设计、开发提供理论支持，研究测试了不同转速、负荷下LPG燃烧的示功图，计算分析了LPG燃烧过程中压力、压力升高率、累计放热量、放热速率等影响燃烧的主要参数，并与汽油相应工况下的燃烧特性进行了对比分析。结果表明，LPG在燃烧性能上与汽油存在较大差异，LPG燃烧速度慢，燃烧持续时间长，而且在小负荷区域LPG的燃烧完全程度较差，随着负荷的增加燃烧情况改善。