相继增压对某型柴油机性能影响及喷油参数再优化

对某采用相继增压与可控进气涡流复合系统的柴油机建立了缸内仿真模型,分别对可控进气涡流系统和相继增压与可控进气涡流复合系统的燃烧过程进行仿真计算,结果表明,在低工况下后者排气中NOX、Soot的质量分数分别降低了54%和86.1%。并对相继增压与可控进气涡流复合系统柴油机喷油提前角、喷雾锥角进行了再优化仿真计算,结果表明,优化后喷油提前角为20°CA,喷雾锥角为155°。     

柴油主机可变涡流进气的三维流场分析

针对可变涡流进气的柴油主机,建立了进气道-进气口-气缸的三维几何模型,对模型采用混合网格生成法划分网格,用标准的k-ε双方程模型模拟流场的湍流效应,用SIMPLEC算法分别对直流气道挡板启、闭2种进气模式进行了三维稳定流动数值计算,对计算结果进行流场分析,着重对缸内涡流的形成进行研究.结果清晰表明,通过改变直流气道的入口截面能有效地改变缸内涡流的强弱,为今后根据柴油机的不同运行工况实现缸内不同强度的涡流提供理论依据.     

柴油机相继增压故障切换过程的瞬态仿真

建立了相继增压柴油机一维非定常流动的仿真程序,针对某船用相继增压柴油机空气阀和燃气阀异常开闭时的切换过程进行了多组模拟计算,并把计算与试验结果进行了对比,符合较好。结果表明:空气阀和燃气阀同时打开时将使受控涡轮增压器压气机进入喘振区;燃气阀打开而空气阀延迟6 s以上打开时容易使得基本涡轮增压器压气机进入喘振区;燃气阀打开而空气阀打不开时将导致停机,两阀之间的定时对切换过程有很大的影响。     

采用电子控制系统的涡轮增压柴油机的模拟研究

通过对涡轮增压柴油机变工况性能的模拟计算，确定了采用相继增压的柴油机增压器的切换点，及可变增压空气加热及冷却规律，并在自行研制的数学式电子调速系统上开发了模拟ＭＴＵ５９５系列柴油机的ＥＣＳ系统。     

基于dSPACE平台的柴油机测控系统硬件在环仿真

为了降低柴油机测控系统的开发时间和费用,采用dSPACE硬件在环仿真平台,对柴油机测控系统进行了开发.采用BP神经网络改进了柴油机准稳态模型,使用Matlab/Simulink软件建立了TBD620V12型增压柴油机的改进准稳态模型,并检验了新增的爆发压力模型和滑油压力模型的精度.在dSPACE处理器中运行该仿真模型,并通过输入输出接口板及接口电路将测控系统与dSPACE平台连接,实现了测控系统与柴油机模型的闭环仿真.仿真结果与试验数据对比表明:相对误差小于3%,从而可用硬件在环仿真代替实机试验,缩短了测控系统的开发周期,并降低了开发成本.     

低活性燃料对柴油机RCCI的工作性能影响

为实现柴油机节能减排,提高燃烧效率,满足TierⅢNO_x排放法规和碳中和目标,建立TBD620柴油机三维仿真模型。通过甲醇进气道喷射法和缸内直喷掺水乳化油技术相结合,研究燃用低活性燃料对柴油机RCCI燃烧模式的工作性能影响。在额定工况下,柴油机转速为1 800 r/min,设置10%～50%共5组甲醇掺混比,每组甲醇掺混比都对应0～20%的6组掺水率,共30组模拟组合进行研究。研究结果表明：随着进气道甲醇量增加,柴油机燃烧始点滞后1～2℃A、燃烧初期放热率峰值升高,燃烧效率下降40.0%,缸内爆压升高5.1%,CO₂和NO_x排放分别下降41.8%和7.7%;随着掺水率增加,柴油机燃烧始点滞后1～2.5℃A,燃烧初期放热率峰值升高,燃烧效率提高8.1%,NO_x排放最大下降13.3%,2种技术不同组合下柴油机CO₂和NO_x排放显著改善、燃烧效率升高,甲醇进气道喷射法和缸内直喷掺水乳化油技术组合的RCCI燃烧模式,对于实现TierⅢ NO_x...     

掺水乳化油对船舶柴油机燃烧和排放的影响

应用AVL-FIRE软件对使用不同掺水量乳化油燃料的船舶柴油机进行了多维数值模拟研究,对比分析了缸内压力、放热率、缸内平均温度、NOX和碳烟排放浓度,并且得到了缸内温度场、NOX和碳烟浓度场。结果表明,计算燃烧缸内压力曲线与试验缸内压力曲线具有较好的一致性,验证了模型的准确性。通过比较可知,掺水乳化油会使滞燃期延长,在燃烧过程中由于水蒸发吸热,降低了燃烧温度,并且发生水煤气反应,有效地减少了污染物排放。仿真结果表明,使用5%~10%掺水乳化油做为燃料,使NOX排放量减小43.9%~67.7%。     

采用相继增压技术的柴油机低工况性能研究

柴油机作为船用主机需满足全工况工作的性能要求,为了改善其低工况性能,对柴油机进行了相继增压系统的改造,达到了体积小、结构简单、易于维修、可靠性高的设计目的。在此基础上进行了相继增压柴油机的计算,确定了相继增压的切换点,并对改造后的柴油机进行了螺旋桨特性、限制特性、万有特性的试验研究,分析了柴油机1TC工况与2TC工况不同特性的动力性能与经济性能。     

柴油机两级相继增压系统设计与匹配试验研究

为改善低工况条件下因增压压力不足而造成柴油机缸内燃烧恶化问题,将两级增压（two-stage turbocharging,TST）与相继增压（sequential turbocharging,STC）技术相结合.首先,通过推进特性试验进行两级相继增压与柴油机匹配计算,确定增压器型号;其次,利用GT-power软件得到增压器与柴油机联合运行曲线,验证方案的可行性;最后,进行台架试验,分析推进特性和负荷特性下两级相继增压对柴油机性能影响.试验结果表明：推进特性条件下,在0～50%负荷区间,采用单涡轮增压（1TC）可以改善燃烧恶化问题;在50%～100%负荷区间,采用双涡轮增压（2TC）能够进一步提高空燃比,改善缸内燃烧,尤其在60%负荷下,燃油消耗率相比原机降低8.08%;两级相继增压模式在低转速、全扭矩及中高转速、高扭矩运行区域,可实现增压器的良好匹配.     

调整涡轮通流特性提高增压机组与增压锅炉热力匹配性能

根据涡轮增压机组与增压锅炉匹配工作的基本原理,考虑两者之间存在的热平衡关系、压力平衡关系,以及配合约束边界条件,建立研究两者匹配工作特性的热力平衡计算模型,提出一种迭代求解计算方法。基于计算与测试数据的对比分析,证明建立模型的正确性和有效性。在此基础上,针对机组的联合工作线靠近压气机堵塞区域,可能影响机组满负荷长期工作性能,提出通过调整涡轮的通流特性以优化两者的热力匹配。计算结果表明,涡轮通流能力减小5%时,压气机工作线远离堵塞区域,效率得到提高,使涡轮做功能力增强,辅助汽轮机蒸汽消耗量减少30%,提高了两者的热力匹配性能。