火花辅助压燃准维燃烧模型的建立及应用

本文采用湍流火焰传播速度模型描述火花点燃（SI）燃烧，针对单个自燃点仍采用湍流火焰传播速度模型，将所有自燃点的当量湍流火焰速度集合作为总当量湍流火焰速度用来描述压燃燃烧，进而建立了火花辅助压燃（SACI）准维燃烧模型。基于该模型研究了空气、外部废气再循环（EGR）稀释对SACI的影响，仿真和实验匹配良好。计算表明：SACI的火焰传播速度高于SI，随点火提前而增大，外部EGR稀释的火焰传播速度低于空气稀释；点火推迟或者增加外部EGR都会导致火焰前锋面面积峰值升高，衰减速度减慢，燃烧等容度减弱；稀释率相当时，空气稀释的热效率更高，但外部EGR稀释的尾气后处理更容易。     

进气涡流对柴油机传热和燃烧的影响

本文介绍改变进气涡流，分别用快速响应蒲膜式热电偶实测柴油机缸盖壁面3个典型位置的瞬态温度，用压电晶体传感器测量缸内压力。在实测基础上，根据沿竖壁一维导热模型和热力学定律，分别计算了不同进气涡流比时缸盖壁面的局部瞬态传热率和燃烧放热参数，同时进行了详细分析。研究得到了进气涡流对局部位置瞬态传热影响的基本规律，并表明有一个中等进气涡流比对燃烧最为有利。     

发动机仿真试验及燃烧分析测试技术

利用大涡流模拟湍流仿真计算方法,分析了设有副燃烧室的快速压缩膨胀装置燃烧室中的火焰传播过程,并通过可视化方法,利用羟基自发光对其结果进行了对比分析。同时,介绍了利用激光诱导击穿光谱测量当量比的方法,以及利用荧光测温技术测量燃烧室壁面温度的方法。     

基于半隐式运动粒子法的减速器搅油损失计算及试验验证

为解决减速器中多对齿轮复杂系统因湍流作用造成的搅油损失计算精度偏低的问题，基于拉格朗日体系的半隐式运动粒子法，结合Smagorinsky湍流模型和多面体壁面模型壁面湍流切应力计算方法，提升了搅油损失的计算精度，并采用仿真与试验进行验证，最后分析了不同搅油损失对循环工况效率的影响。研究结果表明：该方法能够有效提升减速器搅油损失计算精度，平均精度由47%提升到91%，高速工况下提升效果尤为明显；在循环工况中，搅油损失对减速器效率影响显著，降低搅油损失能够有效提升减速器循环工况效率。     

声强分析法在车厢内噪声分析中的应用

基于声强测量原理，对某特种车辆车厢内壁进行了声强测量，绘出了车厢各个壁面的声强等高线图，对测量结果进行了分析，找出了车厢内各个壁面的声能分布情况及其产生原因，并提出了相应的改进车内声环境的措施。     

活塞振荡冷却的数值模拟计算及温度场分析

利用CFD动态网格层变法建立了活塞振荡冷却的瞬态计算模型,并应用VOF模型对活塞的振荡冷却进行了瞬态数值模拟计算。分析了活塞在不同位置时油腔内冷却油的流动情况,得到了内冷油腔的机油填充率、壁面传热系数等随曲轴转角的变化规律。为验证其冷却效果,提取了内冷油腔壁面的换热边界,对活塞的温度场进行了有限元模拟计算,并与试验结果进行了对比,为活塞的优化设计提供了依据。     

隧道壁面粗糙度对摩阻损失的影响分析

隧道在进行通风设计时,需考虑到摩擦阻力对于空气流动的影响,其中衬砌的壁面粗糙度是决定通风摩阻大小的一个重要因素。为了研究隧道洞壁粗糙度对通风摩阻系数的影响,采用Fluent软件建立模型,通过改变隧道壁面粗糙单元的高度、间距以及断面直径等控制因素来研究通风摩阻的变化。结果表明:当气流掠过壁面且流速很小时,壁面附近的流线基本与壁面粗糙单元的外轮廓相平行,而当流速超过一定值时,靠近壁面的流线会与壁面产生一定程度的流动脱离、回流;在初始风速一定的前提下,壁面粗糙度越大,壁面的摩阻损失系数越大,壁面粗糙度越小,粗糙单元对流体流动所起到的阻碍作用越小。结合大部分公路隧道的实际情况进行归纳并提出了隧道壁面摩阻损失系数参照表,可直接依照隧道的实际参数选取摩阻损失系数值,对隧道通风设计具有一定的参考价值。     

水下结构检测爬行机器人的设计与分析

针对大坝、桥梁、大型水下管线等水下结构环境复杂、检测难度大等问题，提出了一种具有一定避障及壁面过渡能力且可适应复杂壁面的水下结构检测爬行机器人。首先对机器人整体结构进行设计，通过采用轮足式结合的轮足结构和具有旋转自由度的吸附结构的相互配合的设计，提高了机器人对复杂壁面的自适应能力；其次以圆形截面桥墩为例，利用流场仿真分析了机器人吸附在壁面时，桥墩附近流域的流速和压力分布情况；再者对机器人的运动状态及稳定性进行分析，通过建立摩擦力和抗倾覆力矩计算公式得到机器人的正常工作条件；最后对机器人结构摩擦性能和样机进行测试和试验验证。结果表明，该机器人在一定程度上具有对复杂环境的抗性和复杂表面的适应性，可用于水下结构的检测工作。     

罐车制动工况液体晃动分析

运用FLUENT软件中的VOF模型分析罐车制动过程中的液体晃动。对罐车制动工况模型进行简化并验证,结果表明简化模型在壁面受力和质心位移变化上与实际制动过程中情形一致,简化模型可行。分析制动工况在有防波板和无防波板结构时液体晃动情形,发现防波板结构能有效地减小容器的纵向力,但不能减小液体晃动过程中质心的纵向位移。同时本文为分析罐车行驶稳定性提取了其壁面受力和质心位移的仿真数据。     

公路隧道火灾初期视频火焰检测

为了有效探测公路隧道火灾初期火焰并预警,针对传统的感温型火灾火焰探测器在公路隧道等大空间环境存在反应速度慢等问题,通过研究失控火焰在图像中呈现的静态和动态特征,提出一种基于火焰图像多特征和AdaBoost算法的公路隧道火灾初期火焰识别方法。利用帧间差分算法提取运动前景,根据火焰在RGB和Lab空间的颜色统计模型分割疑似火焰区域,用从疑似区域中提取的H分量一阶矩、圆形度和LBP一阶矩特征值构成特征向量,作为AdaBoost静态特征模型的输入向量,用在一个检测周期提取的疑似区域质心跳动频率归一化特征值和AdaBoost静态特征模型识别结果中火焰帧数占周期总帧数的比值构成特征向量,作为AdaBoost综合特征模型的输入向量,并优化选取AdaBoost模型的参数。采用公路隧道火焰视频和公用视频对训练得到的AdaBoost静态特征分类器和AdaBoost综合特征分类器进行试验测试。结果表明：该方法能够实现公路隧道环境火灾初期的火焰识别,并能有效排除伪火焰车灯等干扰引起的误报警。     

柴油机颗粒捕集器热再生的影响因素研究

利用GT-Power软件建立柴油机颗粒捕集器(DPF)的热再生模型,运用离线再生的方法进行DPF的热再生试验,用试验结果验证模型的准确性。结合模拟和试验的结果,分析了DPF结构和运行参数对热再生过程中壁面峰值温度、最大温度梯度、再生持续时间的影响。结果表明,再生时的壁面峰值温度和再生速率随壁厚、CPSI、过滤体长度的增加而降低,再生过程中的壁面峰值温度随再生加热温度和碳烟累积量的增加而增加,随入口流量的增加而减小,提高再生气体中的氧浓度有助于提高总体的再生速率和再生效率,但会增加再生时的壁面温度和温度梯度。     

发动机挺柱火焰淬火稳定性控制

发动机挺拄火焰淬火是采用火焰对挺拄底而加热后再进行油冷淬火的一项新工艺。因火焰稳定性控制是保证该工艺质量的关键，所以采用二级减压方法对火焰气体流量进行控制。挺柱经火焰淬火后，淬透层为5～7mm，底面硬度≥63HRC，杆部硬度为93～104HRB，满足了技术要求，解决了盐浴淬火工艺挺柱全淬、裂纹变形的问题，产品不合格率仅为1％     

针对氢燃料发动机爆燃过程的数值模拟研究

发动机爆燃这一异常燃烧现象不仅阻碍了发动机压缩比的提高,还限制了可降低有害物质排放的新型燃烧方式应用。采用数值模拟方法,以活塞运动到上止点时的气缸作为二维计算区域,模拟了不同压力、温度初始条件下的氢气与空气混合物爆燃燃烧过程。探究了末端气体自燃及正常燃烧火焰前锋、自燃火焰前锋、压力波和温度之间的相互作用。结果表明,自燃的发生最初是由压力波 在气缸内来回振荡,使得气缸内压力和温度升高造成的。在正常燃烧火焰前锋的挤压作用下,火焰前锋附近发生了自燃。自燃发生后由于正常燃烧的火焰前锋压缩使高压范围更小,压力更大。自燃并不是发生在近壁面处的,而是发生在正常燃烧的火焰前锋附近。已燃区域在靠近自燃区域的部分,压力和温度都有小幅升高。当自燃火焰前锋与正常燃烧火焰前锋运动方向完全相反时,它们之间发生强烈的相互作用,导致自燃火焰前锋的动力速度大幅降低。此外,研究发现计算区域的维数对基元反应之间的竞争是有影响的。     

发动机缸盖凹面结构对过冷沸腾影响的可视化实验研究

建立了一套可视化的快拆传热试验装置,对发动机缸盖高温鼻梁区几种凹面结构的过冷沸腾现象进行了传热试验和激光多普勒测速(LDV)流场测试。LDV流场测试的结果显示,过冷沸腾对壁面附近的主流方向(U向)的速度有一定的阻碍作用,对垂直加热壁面方向(V向)的速度有较大的强化作用,在低流速、高热通量下,沸腾可使壁面处的V向速度提高一个数量级。随着凹面半径的减小,U向速度有小幅度提高,V向速度脉动强度减弱,在一定程度上抑制了沸腾的发生;过冷沸腾传热总量提高,对流传热系数增大,提高了强制对流传热量。Chen模型和BDL模型对平面结构的预测结果较好,总体平均误差能控制在20%以内,BDL模型在某些工况下甚至可以将误差控制在10%左右。但两模型未考虑凹面结构的影响,故沸腾曲线总体呈低估趋势,平均误差在30%以上,尤其对低壁面过热度下的预测精度更差,某些工况的预测误差甚至接近200%。表明目前过冷沸腾传热模型应予修正。     

汽油喷雾碰壁和油膜形成的可视化试验与数值模拟

进气道喷射汽油机混合气形成对燃烧和排放起着重要的作用。为了研究汽油喷雾碰壁过程,利用定容燃烧弹进行了汽油喷雾碰壁直接高速摄影,研究了不同倾斜角度壁面、不同壁面粗糙度和碰壁距离等对喷雾碰壁和油膜形成的影响。在此基础上,利用CFD软件建立了定容燃烧弹内汽油喷雾碰壁和油膜形成过程的三维数值模型。测量了定容燃烧弹内的压力,并与理论值进行了对比分析。研究结果为汽油机进气道喷射系统的设计提供了参考。     

二甲醚均质压燃燃烧的详细化学动力学模拟研究

采用由美国Lawrence Livermore国家实验室提出的二甲醚(DME)详细化学动力学反应机理及其开发的HCT化学动力学程序，对均质充量压缩着火(HCCI)发动机燃用DME的着火和燃烧过程进行了分析。为考虑壁面传热的影响，在HCT程序中增加了壁面传热子模型。采用该方法研究了燃空当量比、进气充量加热、发动机转速和EGR等因素对HCCI着火和燃烧的影响。结果表明，DME的HCCI燃烧过程有明显的低温反应放热和高温反应放热两阶段；增大燃空当量比、提高进气充量温度使着火提前；提高发动机转速和采用冷却EGR使着火滞后。     

基于火焰区域跳动特性的高速公路隧道火灾火焰检测方法

为了准确检测高速公路隧道火灾火焰,提出一种基于火焰区域跳动特性的火焰检测方法,其利用小波变换的高频敏感性来分析高速公路隧道视频火焰区域的高度变化特性。首先对视频图像进行背景更新,提取运动区域并滤除移动车辆的灯光干扰;然后在HSI颜色模型下识别出类似火焰颜色的疑似区域。疑似区域变化是火焰跳动特性的直接体现,故基于这一特点,对连续多帧图像疑似区域的高度变化曲线进行小波分解,并利用小波高频分量系数的局部极大值数量来判断视频图像中是否存在火焰。仿真试验结果表明,此种算法具有很高的准确性和有效性。     

高速柴油机排气中氮氧化物生成的研究

本文对柴油机ＮＯ的生成进行计算机模拟分析和试验研究，利用台架实验数据，根据现象学燃烧模型，以美国卡特彼勒（Ｃａｔｅｐｉｌｌａｒ）Ｃ６１２１高速柴油机和上柴６１３５ＡＣａ高速柴油机为对象，计算的缸内新鲜空气消耗率，火焰燃烧温度以及该温度的ＮＯ生成率等参数，并进行了试验研究。     

空调轿车室内热微环境的数值模拟与实验研究

本文建立了空调轿车室内空气流动及其与车身耦合传热的数学模型，采用浮力修正的ｋ－ε方程和粗造壁面的对数壁面函数法则结合的方法描述车室内空气紊流运动，通过对非正交坐标下节点离散方程的耦合关系分析求解，对多种车型轿车室内热微环境进行了数值计算与环境模拟试验，利用试验结果验证了理论模型的可靠性。     

基于壁面加热功率回归模型的车用电子水泵控制策略研究

为了提高车用电子水泵对发动机温度控制效果的稳定性,提出了一种基于温差的PID控制与壁面加热功率回归模型补偿的控制策略.通过对影响发动机当前工况产热量的相关参数进行分析,建立非线性回归模型作为水泵转速的实时补偿值,以改善温度响应延迟的缺点,在AMESim中建立整车和冷却系统模型并进行了仿真验证,结果表明:相比于单一的温差...