微粒捕集喷油助燃再生旋流式燃烧器流场特性CFD研究

微粒捕集喷油助燃再生燃烧器的火焰稳定性和分布对陶瓷过滤体在再生过程中的安全性具有重要影响,利用旋流产生稳定回流区的机理,设计一套旋流式喷油助燃再生装置,对其流体性能进行仿真计算,得到其速度、压力以及温度等参数分布。结果表明,供给新鲜空气时在油气混合室中心部位产生流速25m/s的回流,发动机高温废气受回流作用能对可燃混合气进行加热和促进混合,在突扩部位产生的旋转回流区能够持续将高温气体卷入燃烧室,对提高火焰稳定性具有重要意义。     

车用小功率液体燃油加热器的研制

介绍了所研制的小功率车用液体燃油加热器的特点。为提高热效率,避免高温燃气在换热过程中易直接由排气口侧流道短路逃逸的现象,对杯筒形热交换体底面上的放射状径向散热片采取径向片顶非等直径结构,以径向片顶直径大小不同分组,使各组散热片以靠近排气口侧的数量密度最大,其密度由下而上逐渐减小,至排气口对面一侧为最小;同时,将杯筒形热交换体底面放射状径向散热片的轴向片顶所组成的平面,设计成排气口侧高,对面一侧低的楔形。而将燃烧器设计成有利于气体流动,不易产生积炭的锥盖形燃烧室,并配以切向进气孔强化油气混合,使其充分燃烧。对燃烧器内的气体流动进行了模拟计算和分析。经验证,该加热器的设计是成功的。     

敞篷车与硬顶车流场特性的CFD对比研究

采用经过有效性验证的计算流体力学方法,对某敞篷车及其硬顶变型车进行流场数值模拟。计及前端进气、内流场和地面效应的影响,得到了敞篷车与硬顶车的外流场。通过敞篷车与硬顶车流场特性的对比分析认为,敞篷车较大风阻的产生机理主要在于座舱区域的低压分离气泡和回流涡旋不受控制地向车尾拖曳。通过适当改变敞篷车前风窗和车背造型,有效控制分离气泡和座舱回流,使风阻降低了16%。文中对风阻产生机理的分析,为敞篷车造型设计与气动性能优化提供了重要的依据。     

基于EGR分层的直喷汽油机进气道结构优化研究

为了实现废气围绕在可燃混合气周围,并且废气较浓区域集中于燃烧室底部的EGR分层形式,基于1台缸内直喷汽油机,利用CFD仿真软件Fire针对原机切向气道结构以及切向气道与螺旋气道相结合的气道形式进行了仿真,探究其实现预期EGR分层的潜力,并从缸内进气流场角度分析EGR分层机理。结果表明:原机切向气道由于滚流在压缩冲程中被大幅削弱,不能形成研究预期的EGR分层形式;采用切向气道与螺旋气道相结合的进气道结构形式可以使滚流在压缩冲程中具有较好的保持性,并结合EGR相位调整,实现了约10%的EGR分层梯度,EGR分层形式符合研究预期。     

UHPC双向板抗冲切性能试验

为明确超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）双向板在局部荷载作用下的抗冲切性能,以UHPC强度、板厚、配筋率、局部加载面积和加载位置为试验参数,对9块四边简支UHPC双向板进行抗冲切破坏试验,分析UHPC双向板的冲切破坏机理和各试验参数对板抗冲切性能的影响规律。结果表明：试件均发生钢筋屈服后的冲切破坏,板底出现环形裂缝且板内形成冲切锥体;冲跨比小于7时,冲切破坏面倾角和名义抗冲切强度均随冲跨比增加而减小,而冲跨比大于7时,则其基本不变;UHPC强度等级从120 MPa提高到150 MPa时,板的抗冲切承载能力提高5.5%;当板厚由60 mm增加至80 mm和100 mm时,板的抗冲切承载能力分别提高69.7%和1.883倍;相较于1.31%配筋率的试件,2.57%配筋率的试件的抗冲切承载能力提高14.9%;与方形加载板边长为70 mm的试件相比,边长为90 mm试件的抗冲切承载能力提高9.8%;与中部加载试件相比,边部和角部加载试件的抗冲切承载能力分别提高15.3%和13.1%。为避免UHPC双向板发生钢筋网格内的冲切失效,板底受拉钢筋间距不应大于加载板边长与1.15倍有效板厚的和。基于试验结果和相关文献,评估了现有抗冲切承载力计算公式的适用性,并引入冲跨比考虑局部荷载偏置的影响,提出了适用范围更宽的UHPC板抗冲切承载能力计算公式。     

高速冲击下一种新型吸能部件的特性研究

为了研究一种新的多边形截面吸能部件的工程应用性,采用显式动力有限元方法模拟薄壁结构在轴向冲击下的屈曲,分别建立了圆形截面吸能部件、矩形截面吸能部件和新型吸能部件的有限元碰撞模型并在当前高速碰撞有限元分析中考虑材料的应变率效应.通过数值计算观察3种类型部件的变形模式和压皱力.数值计算的结果表明在重量相同、厚度相同以及长度相同的情况下,新型吸能部件与矩形截面吸能部件和圆形截面吸能部件相比在变形过程中吸收冲击能量的能力提高.     

闭式双泥龄AO工艺的过程模拟与菌种流失控制研究

闭式双泥龄AO工艺是一种实用新型工艺,以定量配水和菌种混合回流为基础手段实现“安需硝化”以降低建设和运行成本,但由于硝化菌的时代周期较异养菌长,在污泥混合回流时容易被稀释流失.该研究通过计算机仿真技术对闭式双泥龄AO工艺进行模拟,发现通过调节配水比可以影响系统中硝化菌和异养菌的浓度,但不会造成硝化菌的彻底流失.延长污泥龄将同时提高硝化菌和异养菌的浓度,且对硝化菌作用更为明显.硝化液回流对菌种基本不产生影响.     

高速公路分、合流区事故分析模型及事故影响因素

针对高速公路分流区、合流区分别建立负二项回归模型、零膨胀负二项回归模型、混合效应负二项回归模型3种交通事故分析模型,依据AIC准则、BIC准则、对数似然值、Vuong值等对模型进行检验,并采用拟合程度最高的NB模型进行事故影响因素分析。分析结果表明:1)主线年平均日交通量每增加1%,分流区、合流区事故数分别增加3. 50%,2. 23%; 2)主线平曲线半径、分合流区渐变段长度分别增加1%时,分流区年事故数减少0. 12%、0. 18%,合流区年事故数减少0. 07%、0. 28%; 3)分合流区车道数为单车道及4车道时对应的事故数相对较高; 4)分流区位于下坡路段比位于上坡路段具有更高的事故危险性,至上一分流区的距离与年事故数之间表现出显著的正相关性,较长的减速车道有利于提高交通安全性; 5)位于主线长直线路段末端的合流区诱发事故的风险较高; 6)重型车比例上升会导致年事故数升高。     

矩形大断面隧道洞口CO扩散与中隔墙长度设置

为了研究矩形大断面水下隧道洞口污染物的窜流特征,减少矩形大断面水下隧道洞口污染物窜流带来的二次污染,特以太湖水下隧道工程为依托背景,根据实际隧道断面工况条件仿真建模进行模拟计算。采用k-ε双方程紊流模型及组分传输方程组,借助流体计算软件Fluent,模拟了隧道洞口段不同进(排)风速度、不同自然风工况下的CO浓度场,分析了隧道洞口防窜中隔墙长度对CO扩散的影响。结果表明:无自然风作用时,给定进(排)风速度,二次污染率随着排(进)风速度的增大而增大(减小),随着中隔墙长度的增大而减小;当中隔墙高度为7.25 m,长度设置为25 m时,隧道双洞间的二次污染率小于10%,满足CO防窜要求;有自然风作用且自然风风向为最不利风向时,CO在隧道双洞间的窜流随着自然风速的增大而增大;当中隔墙长度设置为40 m时,隧道双洞间二次污染率小于10%,满足CO防窜要求;隧道设计最大进(排)风速7.5 m/s和自然风速2.5 m/s,中隔墙长度设置为50 m时,隧道双洞间的二次污染率接近10%。因此,推荐隧道洞口中隔墙设置长度为50 m。     

协同自适应巡航控制车辆占比对下匝道分流区混合交通流安全性的影响分析

在人工驾驶车辆、自适应巡航控制（ACC）车辆和协同自适应巡航控制（CACC）车辆的行车行为特征分析的基础上，运用跟驰模型和换道模型分别构建人工驾驶车辆、ACC车辆及CACC车辆在下匝道分流区混合交通流仿真环境，解析CACC车辆占比对混合交通流安全性的影响。选取全速度差模型、ACC跟驰模型、CACC跟驰模型分别作为人工驾驶车辆、ACC车辆、CACC车辆的纵向跟驰模型，利用随意换道模型、强制换道模型分别构建下匝道分流主线段、远近端区的横向换道模型。基于碰撞时间（TTC）、暴露碰撞时间（TET）、整合碰撞时间（TIT）等参数构建交通流安全性评价指标。利用MATLAB进行数值模拟，仿真分析不同CACC车辆占比下的混合交通流安全性。结果表明:CACC车辆占比为40%~50%时，混合交通流安全性恶化最严重，TET和TIT分别增加约68%和89%，车辆速度离散系数为0.9以上；通过在下匝道分流区设置远端强制换道区（设置长度≤ 1 000 m），可有效降低混合交通流的追尾碰撞风险。      

采用燃烧器+氧化催化器的柴油机微粒捕集器复合再生控制策略的研究

设计了一种车载全流式燃烧器,从增压柴油机的涡轮增压器取出新鲜空气,从回油管路取油供给燃烧;将该装置安装在排气管尾端使捕集器进行再生.在燃烧器和捕集器之间增加氧化催化器,实现了在发动机所有稳态工况下捕集器的复合再生.在排气背压的再生控制策略基础上,根据经验公式对背压值进行温度修正,将三维背压MAP简化为二维,提出"恒温定时"的复合再生控制策略,分析了控制策略在不同工况区域的运用,给出了再生过程分析实例.对既定的控制策略进行了实车试验,结果表明微粒排放达到了国Ⅳ标准.     

Analysis of the performance of the evaporator of automotive air conditioning system

The purpose of this research was to establish a theoretical model for the evaporator of automotive air conditioning system and conducting simulations to evaluate the effect of operation parameters, environmental conditions, and design parameters on the performance of evaporator. An automotive air conditioning system primarily consists of four components: the compressor, the condenser, the refrigerant controller, and the evaporator. The refrigerant flow in the evaporator can be divided into two regions: the evaporating region and the superheat region. The refrigerant in the first region is a two-phase flow, while the refrigerant in the latter region is in the state of superheated vapor. The air flowing through the interior of the evaporator can also be divided into two zones: the unsaturated zone and the saturated zone. Water vapor is condensed in the saturated zone while in the unsaturated zone, no water condenses. Because the refrigerant flow and the airflow are perpendicular to each other, the distribution of refrigerant in the evaporating region and the superheat region does not coincide with the distribution of air in the unsaturated zone and the saturated zone. This study examines the effects of different design parameters, environmental conditions and operating parameters on the cooling capacity and superheat of an air conditioning system. Design parameters include the length of the refrigerant channel, the length of the air channel, and the thickness of the fins. Environmental conditions include the air inlet temperature and absolute humidity. Operation conditions include the refrigerant inlet enthalpy, inlet air flow rate, and refrigerant mass flow rate. Results of simulation demonstrated that fins with 50 micron meters width has the greatest cooling capacity for identical outer dimensions; thicker or thinner fins only decreased cooling capacity. Under different outer dimensions, longer refrigerant tubes and air channels created a greater cooling capacity. However, the increase in cooling capacity becomes less and less if the refrigerant flow was fixed because the heat transfer capability of the gaseous refrigerant was limited. In this study, an increase of 19% in cooling capacity can be reached as the length of refrigerant channels was increased, and the increased length of the air channels can promote the cooling capacity by 22%. Besides, it was found in this study that a decrease in the refrigerant inlet enthalpy, the inlet air flow rate, the air inlet temperature, and the inlet absolute humidity, or an increase in the refrigerant mass flow rate, would extend the superheat region and decrease the refrigerant’s superheat. It was also found that the cooling capacity of air conditioners is extremely sensitive to changes in the refrigerant mass flow rate and the inlet enthalpy, and variations more than 50% were found in the operating ranges examined in this study. However, changes in the inlet temperature, absolute humidity, and inlet air flow rate only resulted in variations between 10% and 20% in the examined ranges of conditions. Finally, a correlation among these variables and the simulated cooling capacity was obtained in this study, enabling the relevant researchers to evaluate automotive air conditioning performance under different environmental conditions and operation parameters more easily.     

进、排气背压对涡轮增压柴油机工作过程影响的研究

本研究在不同进、排气背压下,测定了柴油机示功图,进、排气管温度及压力,柴油机输出功率和排气烟度等参数,在此基础上计算了柴油机放热率,分析了进、排气背压变化对柴油机放热率的影响。结果表明,进气背压变小后,柴油机燃烧持续期变长,热量利用率低;排气背压增大后,柴油机燃烧不充分,排气烟度大;排气背压变大后,涡轮增压器工作环境差,柴油机进气压力也相应降低。     

摩托车均质化油器

均质化油器通过解决由零部件结构等因素造成的流动阻力,消除了供油系统中的气流紊乱,使混合气几乎在无结构阻力状态下流动,当燃油与空气混合时,始终保持相同的混合气流,形成燃油油粒大小均匀一致、雾化优良的可燃混合气.由于燃油与空气以独特的旋转涡流方式流动,有效地增加了燃油与空气的接触面积,使燃油得到良好的蒸发,从而提高了发动机的燃烧质量.     

基于OpenFOAM的发动机舱回流计算方法研究

研究车辆在怠速工况下的发动机舱热空气回流问题，基于OpenFOAM 软件进行回流计算方法的开发。通过设置监控面及组分转换面来重新定义格栅新空气和舱内回流热空气等组分，可直接计算出回流在监控面上的分布及回流率和回流量。根据开发的方法对某款插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）车型进行计算并提出不同的优化方案，使其发动机舱回流率从32.7% 分别降低至24.0%和9.3%，回流量从0.169 kg/s分别降低至0.128 kg/s和0.048 kg/s，从而降低了冷凝器等散热器的进风温度，提高了怠速工况下热管理系统的性能。     

汽车加热器燃烧室内进气流动的数值模拟

对典型结构的蒸发混合式汽车加热器燃烧室内部的进气流动进行数值模拟研究,对比分析1~4层进气孔结构及进气分流片对燃烧室内部流场的影响。     

柴油机微粒捕集器燃烧器再生试验研究

研究了全流式燃烧器从涡轮增压器出口处取气的空气供给方式。研究结果表明,新的供气方式可行,且未对发动机动力性带来不利影响;燃烧室具有一次风与二次风的结构,提高了点火可靠性及火焰燃烧稳定性,满足捕集器的再生要求。对捕集器再生时机判断和温度修正进行了研究,试验结果表明,含燃油添加剂的微粒捕集器再生效率在90%以上。     

加油过程的CFD分析在汽车油箱系统设计中的应用

以加油过程时汽车油箱系统内的燃油流场为研究对象,建立高质量的网格模型,对燃油的流动情况进行数值仿真。采用多相流模型求解燃油的自由表面,获得加油过程中流场随时间变化的规律,从而考察油箱系统的受油能力。并把分析应用到现有的油箱系统的改进当中,改进原车加油管和通气管的设计,最终减小了加油过程中发生“反喷”的风险。多项流分析为油箱系统的设计提供理论参考。