基于非结构化网格的汽车除霜风道数值模拟

利用基于非结构化网格的有限体积法对某一汽车风道进行了数值模拟,根据模拟结果对原型风道进行几何优化及计算.计算结果表明,优化后的风道各出口流量分配合理,压力损失明显降低,前挡风玻璃上的气流速度大小分布合理.利用热球风速仪测量了安装改型风道的样车前挡风玻璃上的气流速度.测量结果表明,与原型风道相比,改型风道样车前挡风玻璃上的气流速度明显增大,且分布更为均匀.     

参数化装配实体模型在柴油机总体概念设计中的应用

结合并行工程产品结构概念设计理论 ,提出了在柴油机总体概念设计中使用参数化装配模型的设计方法和实现手段。基于I-DEAS软件 ,针对部分研究内容进行了二次开发 ,采用基于特征的变结构参数化建模技术生成了柴油机各零部件局部特征库和参数化简化模型库 ,并依据柴油机总体装配树型结构建立参数化装配模型 ,最后对总体装配模型进行运动仿真和静、动态干涉检查。     

傅立叶变换在柴油机瞬态转速计算中的应用研究

介绍了一种计算瞬态转速的方法,原理是通过对曲轴转速波动信号进行傅立叶变换,在频谱中获取缺齿出现的频率,以此来换算出转速。在YC6112ZLQ柴油机上进行了实机试验,计算值与实测值比较的结果表明,此方法计算发动机瞬态转速准确而有效。     

车用柴油机EGR瞬态响应特性

应用自行开发的柴油机瞬态测试系统和电控EGR系统进行了EGR瞬态响应特性研究。结果表明:瞬态工况下由于EGR压差的增加和进气量的减小造成EGR率大幅度超调,增加幅值随瞬变率增加而增加;EGR本身会造成柴油机排气烟度增加,瞬态工况下EGR率的超调更加剧了这种恶化;与稳态工况相比,1600 r/min、5 s增负荷工况EGR率最大超调幅度达到43%,排气烟度增加6倍;2000 r/min增负荷工况EGR瞬态响应特性具有大致相同的规律。在发动机瞬变过程中需要制定相应的EGR瞬态控制策略,以降低瞬态排气烟度。     

柴油机进气管瞬态流动均匀性三维数值模拟

运用计算流体力学方法对柴油机进气管瞬态流动过程进行了三维数值模拟,讨论了在进气重叠期内,不同工况下进气管内部流场的变化情况。分析了柴油机进气增压压力、转速以及进气重叠时间对各进气歧管出口空气质量流量、进气分配质量、进气最大不均匀度的动态影响。计算结果表明:柴油机进气增压压力越低,进气最大不均匀度越大;进气重叠角越大,进气最大不均匀度也越大;柴油机低转速工作时的进气最大不均匀度要高于高转速最大不均匀度。通过提高进气增压压力、合理优化进气管几何结构,可以减小柴油机在进气过程中出现的进气分配不均匀现象。     

柴油机起动过程瞬态测控系统设计

在135单缸直喷柴油机基础上设计了起动过程瞬态测控系统,介绍了该系统的硬件结构和软件功能,并进行了起动过程试验分析.试验结果表明,该系统能够实时控制循环喷油条件,记录柴油机的循环转速,根据循环状态参数对喷油系统等实现反馈控制,可对缸压等参数实现按角标和按时间2种方式同时进行采样,并对起动过程中NO排放浓度和消光烟度进行采集.     

基于瞬态流动测量的柴油机扫气特性研究

为了准确研究某车用重型四冲程柴油机扫气特性,首先同步进行了进气歧管、气缸内、排气歧管内的瞬态流动的高精度测量,获得了进气压力-气缸压力-排气压力的准确波形。随后分析了该车用重型柴油机全工况下的扫气特性,以及由于扫气特性不良导致的内燃机性能恶化。为进一步优化该柴油机的扫气品质,进而优化该柴油机的性能参数,采用GT-Power软件建立了该柴油机的工作过程数值模型,并结合台架试验数据进行了模型的试验验证;随后基于排气压力波波形的控制需求,完成了排气歧管长度、排气歧管直径、排气歧管长度-直径组合方式、扫气相位等对柴油机扫气特性和进气能力的影响规律的研究,并基于影响规律完成了该重型柴油机的扫气性能优化,使缸内残余废气系数降低5.37%,柴油机全工况性能得到明显提升。     

增压柴油机瞬态工况燃烧噪声实验研究

通过测量稳态和瞬态工况下影响燃烧噪声的参数,实验研究了直喷式增压柴油机瞬态工况和稳态工况燃烧噪声.研究得出,瞬态工况燃烧噪声在恒转矩工况下随转速的上升呈现加速初段有一短暂的上升随后迅速下降,然后又开始增加的趋势,并从压力升高率和压力高频振荡结合增压对柴油机性能影响分析出其形成机理.     

增压柴油机瞬态特性的评估方法

通过分析发动机典型瞬态过程中的各个参数变化及能量传递关系,提出了一个通用的评价涡轮增压柴油机瞬态响应性能的方法,建立了发动机的关键结构参数、涡轮增压器尺寸、初始运行工况参数与瞬态响应性能指标的显式关系。采用一维计算模型对提出的评价指标在不同机型上进行了计算验证。研究结果表明,提出的涡轮增压柴油机瞬态性能评价方法适用性强,且在整机设计的初始阶段就能够定量研究瞬态性能并判别设计方案的可行性。     

VNT增压柴油机与整车速度瞬态响应的试验分析

对装有可变喷嘴涡轮增压器(VNT)的柴油机客车在高原地区与平原地区上的起动、起步加速、换挡加速及减速等变工况下瞬态特性进行了试验研究。对VNT的瞬时转速、发动机转速、汽车速度等参数进行了对比分析。研究结果表明,起动时,VNT转速滞后于发动机的转速;起步加速工况,VNT转速随发动机转速变化的瞬态响应快;换挡加速工况,VNT的转速随发动机转速增加而增加;减速工况,发动机转速下降,VNT转速呈现下降趋势。VNT的有效调节,控制了涡轮不超速,可以改善涡轮增压柴油机的瞬态特性,有利于整车变工况行驶性能的提高。     

柴油机结构振动和辐射噪声特性研究

集多体动力学方法、有限元方法、声学边界元方法于一体,对某柴油机结构振动和结构辐射噪声特性系统地开展了数值预测和分析工作。通过模态试验数据修正了发动机各部件及组合结构有限元模型,确保了有限元模型的合理性。由计算所得发动机结构表面的振动速度值和试验值变化趋势一致,在部分频率段吻合较好。基于表面振动速度法通过Matlab编程获得了各部件的声功率级及其排序,能够有效地指导低噪声设计工作。通过有限元和边界元方法分别对不同激励工况下发动机结构振动响应和声学响应进行了预测,通过分析可知,在低频段范围内活塞激励和燃烧激励相对阀系激励对整机辐射噪声的影响大,高频段辐射噪声主要集中在1 700Hz左右频段,其中,阀系激励对该频段范围内辐射噪声的影响较大。     

基于机器学习的柴油机碳烟颗粒质量排放预测模型

基于SC7H涡轮增压柴油机试验台架,开展了非道路瞬态试验循环下的柴油机排放试验,研究了瞬态循环的工况对碳烟颗粒质量浓度的影响。收集与碳烟颗粒质量浓度相关的各类传感器数据,构建一个大型的柴油机碳烟排放数据集。构建LGB梯度树模型和循环神经网络模型,采用数据集对它们进行训练,然后采用自学习算法对两种模型进行融合,获得一个更高准确度的预测碳烟质量排放融合模型。预测与实测结果的比较表明,构建的融合模型能较为准确地预测柴油机排放的即DPF入口的碳烟质量浓度实时变化,为柴油机后处理过程中碳载量的准确计算以及控制策略的开发提供参考。     

高强化柴油机活塞异型销孔结构设计与试验研究

针对高强化柴油机活塞,研究了网格数量和活塞销孔棱缘耦合应力的收敛性关系,进行了精确的活塞耦合应力计算;研究了异型销孔结构对活塞应力分布的影响规律;根据耦合应力计算结果,选定异型销孔位置和形状,设计双侧圆锥形异型销孔并进行耦合应力计算,与圆形销孔结构活塞对比可知,异型销孔结构可以大幅度降低销孔棱缘的应力集中,活塞的承载能力有所提高。利用活塞销孔疲劳试验机进行异型销孔活塞的疲劳试验,试验完成1.0×107个循环,活塞销孔表面接触良好,说明双侧圆锥形异型销孔的结构设计满足发动机可靠性要求。     

TBD234柴油机有害物生成过程仿真研究

针对舰用TBD234柴油机燃烧室结构及共轨喷射条件下的工作特点,确立标定工况下的燃烧、NOx生成和炭烟生成模型,并合理修正了模型参数。利用CFD软件对其燃烧过程进行仿真计算,得到全过程的有害物组分浓度分布结果。结果显示NOx生成主要受燃烧温度和混合气浓度的影响,炭烟主要产生于浓混合气且贫氧的区域。从NOx和炭烟结果的对比发现二者分布区域形成互补关系,反映出控制NOx和控制炭烟的矛盾。仿真结果与实际情况较好吻合,从而验证了仿真参数选取的有效性。     

一个车用增压柴油机的平均值模型

本文提出了一个车用增压柴油机工作过程仿真的平均值模型，这个模型重在描述发动机状态变量的时间平均值，结构紧凑，使用方便，实时计算结果与试验值符合较好，适合于电控柴油机硬件在环仿真系统应用。     

柴油机瞬态试验循环的线性回归分析

介绍了柴油机排放的瞬态试验循环,引入了试验循环有效性判断的依据,并就某6缸发动机的瞬态试验循环进行了线性回归分析研究。在允许点删除前后、不同时间延迟及设定量设置值和执行值不同情况下针对转速、扭矩和功率循环特征参数进行了线性回归分析。结果表明:在包括允许删除工况点的条件下,负扭矩工况点对线性回归分析结果影响较大;设定值和实际反馈值的线性回归分析存在最佳延迟时间;试验过程中设定量的执行值偏离设置值使实际试验循环偏离目标试验循环较远,以致循环有效性不能得到正确评价。     

基于 GT-Crank 仿真的柴油机气缸磨损时瞬时转速分析

利用 GT‐Crank 软件对柴油机曲轴瞬时转速进行仿真分析计算,研究了正常状态、单缸磨损、多个相邻缸磨损和多个非邻缸磨损状态下瞬时转速的变化规律,提取了状态特征参数,并分析了气缸磨损对其他缸的影响,为深入研究瞬时转速在柴油机状态检测诊断中的应用提供了理论依据。     

柴油机喷雾混合过程数值模拟的发展与现状

介绍了喷雾模型的类型、发展历史和最新进展,详述了多维工作过程模型中喷雾模型、数值计算方法,介绍了较具有代表性的KIVA系列程序中的喷雾模型,并对这一领域发展中存在的问题和未来的方向进行了探讨。