基于配气正时的柴油机高排气背压性能优化

针对目前柴油机在高排气背压下泵气功损失增加、残余废气系数升高、燃油经济性下降等性能恶化的问题,提出通过优化配气正时来解决此类问题的方案。利用GT‐Power软件对LD1110单缸柴油机建立仿真计算模型,对上述解决方案进行了分析研究。计算结果表明：排气背压为0．3 M Pa、进气提前角保持不变、喷油量为45 mg时,柴油机在转速2200 r／min下通过优化排气晚关角可以使平均有效压力提高28．33％,有效燃油消耗率降低22．08％;排气背压由0．1 M Pa增大到0．3 M Pa时,通过配气正时优化,柴油机在转速2000 r／min下平均有效压力的损失可减小12．8％,有效燃油消耗率的增加可降低27．1％。     

O2和 NO2气氛下柴油机炭烟氧化过程及其化学反应动力学参数研究

用热重分析仪对 O2和 NO2气氛下柴油机炭烟的氧化过程进行了试验研究,并利用程序升温氧化（TPO）试验对其化学反应动力学参数进行了研究,建立了 O2和 NO2气氛下柴油机炭烟氧化过程的化学反应动力学模型,并用模型对 O2和 NO2对炭烟的氧化效果进行了对比分析。研究结果表明：柴油机炭烟在 O2气氛下大约从700 K 时开始氧化,氧化反应的活化能为76．8 kJ／mol ,对 O2的反应级数为0．85;而在 NO2气氛下大约从600 K时开始氧化,氧化反应的活化能为21．9 kJ／mol ,对 NO2的反应级数为0．85。在柴油机排气组分条件下,当温度低于750 K 时,NO2氧化炭烟引起的炭烟质量减少占主导;而当温度高于800 K 时,O2氧化炭烟引起的炭烟质量减少占主导。     

大跨度中承式钢箱桁架拱桥空间稳定性分析

随着钢箱桁架拱桥跨径的增大,其空间稳定性问题更为突出,对大跨径钢箱桁架拱桥稳定性及影响因素进行分析,具有重要的实际工程意义。某桥为主跨519 m的中承式钢箱桁架拱桥,通过对其建立空间有限元模型进行线弹性稳定分析,结果表明:大跨径中承式钢箱桁架拱桥活载对稳定性影响较小,结构失稳一般表现为面外失稳,且最容易发生在拱圈无平联区域。对稳定性的影响因素进行分析表明:菱形和"K"字形对提高稳定性效果最佳;斜吊杆较竖吊杆能提高面内稳定性,但降低了面外稳定性;初始几何缺陷不会显著降低大桥的线弹性失稳荷载。     

深部节理岩体分区破裂化机制数值研究

基于深部地下工程围岩反复承受地质力作用和开挖扰动,其完整性和力学性能弱化的现实,认为其应力-应变关系服从峰后软化的遍布节理模型,然后考虑节理、原岩应力以及影响岩体性质的变形参数和强度参数等因素,设计模拟方案,利用FLAC3D数值软件,再现了围岩分区破裂化过程.模拟结果表明:节理的存在和分布对分区破裂化现象的形态和规模存在很大影响.岩体强度与原始应力场的相对关系是引发围岩分区破裂化的关键.当初始地应力超出岩体单轴抗压强度时,围岩将出现分区破裂现象,初始力相对于岩体强度、泊松比的增大与分区破裂的数目、破裂区延伸长度、破裂区范围等成近似的正比,而内摩擦角则呈现相反趋势.这一结果部分揭示了分区破裂发生的力学机制,为深部围岩支护设计理论的建立提供了有益参考.     

基于ADASYN-XGBoost的交通事故自动检测方法

基于数据驱动的交通事故自动检测对道路事故的及时救援与降低事故影响具有重要作用。为解决道路交通事故自动检测中的样本不均衡问题,研究了混合自适应过采样技术与极限梯度提升树算法的交通事故自动检测方法（ADASYN-XGBoost）。其中,为从不均衡的交通事故样本中有效挖掘数据的时空特征与事故发生之间的内在关联规律,构建了初始特征变量组合,引入自适应合成过采样方法（adaptive synthetic oversampling method,ADASYN）来平衡事故类与非事故类的样本数量,以增强训练数据的质量;其次,为提高检测效果,构建了基于XGBoost的交通事故检测模型,利用该模型对增强后的数据样本进行特征筛选;最后,为获取最佳参数组合,采用了贝叶斯优化算法对XGBoost进行参数的快速标定。本文使用波特兰高速公路数据集对ADASYN-XGBoost方法进行模型验证与实证研究。结果表明：与先进的基准模型相比,ADASYN-XGBoost的各项检测指标均最优,其F1分数达到94.47%且误检率低至8.95%。在模型训练样本数为2800,500(18%的初始样本量),150(5%的初始样本量)...     

考虑双向碰撞的斜交桥抗震性能分析

地震作用下,采用板式橡胶支座的斜交桥易产生滑移,导致主梁发生较大的位移,并与桥台和横桥向挡块发生碰撞。为分析公路斜交桥碰撞作用机理及其影响因素,对一座三跨连续斜交桥进行非线性时程分析,考虑了不同斜交角(取值0°～60°)和横向挡块间距等因素,分析了纵、横桥向不同碰撞模型及其设计参数对桥梁地震响应的影响。结果表明:斜交桥在纵、横桥向的碰撞作用是主梁发生转动的主要因素;该文采用的弹塑性碰撞模型能较好地反映斜交桥地震响应的不规则性;挡块间距的改变会增加桥台处不均匀碰撞现象,显著影响斜交桥碰撞效应,可通过选择合理挡块初始间距来降低地震损伤。     

非均匀注浆盾构隧道管片纵缝错台量三维有限元分析

注浆压力是造成管片纵缝错台的主要原因之一,通过ABAQUS软件建立三维有限元模型对该因素导致管片的纵缝错台量进行计算。模型考虑了土层、注浆层、管片、螺栓之间的互相作用,同时结合实际工程考虑浆液因扩散对管片造成的压力,对管片布置浆液压力荷载。分别计算了4孔对称注浆,注浆压力在0~0.5 MPa范围变化时均匀注浆、非均匀注浆工况下管片纵缝错台量。结果表明： 非均匀注浆对封顶块和邻接块间错台量影响较大,且注浆压力不均匀程度越大该接缝错台量越大,最大错台量达到1.35 mm;对隧道拱腰处接缝错台影响较小,均为0.1 mm左右。拱底管片接缝错台受下部注浆孔注浆作用影响较大,下部注浆孔无注浆时错台量最大值达到0.75 mm。相对于前人研究多重因素下的管片极限错台量10 mm,非均匀注浆因素造成的管片纵缝错台不容忽视。     

仿生层级薄壁方管的耐撞性研究

为了进一步改善车辆结构部件的耐撞性能,基于甲虫翅鞘微观锥形小梁结构提出新颖的仿生层级薄壁方管(BHST)结构,包括SBHST-4,SBHST-9,BHST-4和BHST-9。通过非线性有限元软件和试验验证结果建立BHST有限元模型,并对比其与传统多胞薄壁方管结构的轴向吸能特性。考虑到结构壁厚、截面尺寸和空间位置因素对BHST-9结构耐撞性能的影响,采用参数分析方法,研究小方锥管下截面尺寸b分别和空间位置参数λ、结构壁厚t对BHST-9结构轴向吸能特性的影响。此外,结合径向基函数(RBF)神经网络代理模型技术与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对BHST-9结构进行多目标优化分析,以获取BHST-9结构的最优配置。研究结果表明:BHST-9结构呈现出较优异的轴向吸能效果,其比吸能较传统9胞薄壁方管在等质量的条件下提高了22.87%,初始峰值力降低了10.22%;适当增加结构壁厚和小方锥管下截面尺寸有利于提升BHST-9结构的吸能能力;随着λ的增加,BHST-9结构的比吸能呈现出先增后减的趋势,当λ为0.5时,不同下截面尺寸小方锥管的BHST-9结构整体上具有较高的比吸能和较稳定的折叠变形模式,且初始峰值力变化幅度较小,但BHST-9结构中的仿生小方锥管下截面尺寸和结构壁厚较空间位置参数对比吸能的提升作用更为显著;当BHST-9结构初始峰值力不高于140kN时,其最优设计参数t,b分别为1.61,24.67mm。     

基于有限元分析的油库储油罐软土地基不均匀下沉数值模拟

油库储油罐所处的软土地基在外界因素干扰下易出现不均匀沉降问题,导致油库储油罐罐体变形、位移等问题,为此提出基于有限元分析的油库储油罐软土地基不均匀下沉数值模拟。根据油库储油罐软土孔隙水、土粒、天然土体等的孔隙率,分析油库储油罐软土地基固结沉降的影响因素,获取油库储油罐软土地基沉降的平均固结度；根据有限元分析方法以及虎克定律,分析油库储油罐软土地基的非线性特征,确定油库储油罐软土地基在不同状况下应力的确定；采用ANSYS软件构建油库储油罐软土地基模型,分析油库储油罐软土地基不均匀下沉情况。仿真模拟表明,当施加荷载时,油库储油罐底板中心以及整体沉降逐步提升；初始加载时,地基土外力作用造成超孔隙水压力高于地基附加应力,储油罐一次加载的外力作用大于分级加载,分级加载可降低软土地基不均匀下沉情况。     

岩质边坡稳定性数值模拟及动力响应分析

采用快速拉格朗日方法,以差分技术引入时问因素实现了从连续介质小变形到大变形的分析模拟,对湖南省对121援建项目一四川理县至小金公路工程中豹子嘴边坡建立了三维模型,并采用2008年5．12汶川M8．0级地震中木卡站实测的地震波,在对地震波进行校正的基础上,进行动力数值模拟,分析了地震荷载作用下岩质边坡的位移、加速度和速度的动力响应过程和规律。岩质边坡动力响应分析表明地震荷载下岩质边坡最小水平永久位移、最小水平加速度反应峰值及最小水平速度反应峰值均发生在坡脚处,且在竖向方向均存在较明显的放大效应,其位移、加速度和速度的放大效应存在一定差异,放大倍数分别为18,1．3和6．35。     

二甲醚均质压燃燃烧特性试验研究

介绍了在一台单缸柴油机上进行的二甲醚(DME)均质压燃燃烧过程的试验研究,DME的燃烧保持了低温反应与高温反应两个阶段的特征,着火时刻较早。试验结果表明,混合气燃空当量比的变化对低温反应开始时刻影响不大,但对高温反应开始时刻有较大影响,随着燃空当量比的增大,高温反应开始时刻逐步提前,当燃空当量比为0.21时,出现轻微爆震现象。随着发动机转速的增加,低温反应开始时刻提前,高温反应阶段的放热率略有增大。进气温度和冷却水温度升高,低温反应和高温反应时刻都有较大的提前。在进气温度(T)大于300 K后,缸内最大压力出现在上止点前,进气温度是控制着火时刻的重要参数。     

润滑油对发动机曲轴摩擦功影响的仿真与试验研究

以某直列3缸汽油机为研究对象,利用 AVL EXCITE 软件建立了曲轴多体动力学仿真模型,通过台架试验,验证了该仿真模型的正确性,在此模型基础上分析了润滑油温度、供油压力以及润滑油种类对发动机曲轴摩擦功的影响规律。研究表明：指定条件下的曲轴摩擦损失功率仿真结果为106．6 W ,台架试验结果为102 W ,误差在5％以内,表明仿真模型具有相当的精度;当润滑油供油温度从40℃升高到110℃时,曲轴摩擦损失功率减小到最低,约为104 W ,当温度超过110℃后,摩擦损失增加,当温度上升到150℃时,摩擦损失功率达到140 W ,润滑条件急剧恶化;当轴承主油道入口压力从0．31 MPa 增加到0．4 MPa 时,曲轴摩擦功率减小约10 W ,且供油温度较低时润滑油供油压力对曲轴摩擦功率影响较大;曲轴摩擦功率随黏度的提高而增加,供油温度较低时,润滑油黏度对曲轴摩擦功率的影响较大。     

内部EGR及增压拓展柴油HCCI燃烧负荷范围试验研究

在135单缸柴油机上对比了传统燃烧模式和HCCI燃烧模式的负荷特性,优化了HCCI燃烧模式的喷油始点,分析了内部EGR率及增压压力对HCCI燃烧负荷范围及排放的影响。试验结果表明:对于负气门重叠期喷油的HCCI燃烧模式,1 500r/min下,最佳喷油始点为370°BTDC,气门重叠期为-30°时既保证了较低的NOx排放,又可以获得较佳的负荷范围;提高增压压力不仅可以拓展HCCI燃烧的负荷上限,对负荷下限的燃烧稳定性也有利;将增压压力提高到0.18MPa时,负荷上限从传统燃烧的0.594MPa上升到0.723MPa,但负荷下限较传统燃烧模式要高,CO排放、烟度和燃油经济性都较差。     

乙醇HCCI发动机工作区域的模拟研究

应用0-D单区HCCI发动机模型耦合乙醇氧化反应详细化学动力学机理,对乙醇HCCI发动机的工作区域进行了模拟研究。确定了由过量空气系数(φa)和EGR率表示的HCCI工作区域,分析了工作区域内的排放性能、动力性能以及指示热效率。研究结果表明,在无EGR的工况下,从a=3.2到φa=8.5乙醇可以实现HCCI燃烧,φa<3.2时,出现爆震,必须加入EGR才能抑制爆震燃烧,最大的EGR率达到52%。在HCCI工作区域内,NOx排放较低,最大排放为140×10-6,CO排放较高,φa和EGR率对其影响很大。工作区域内的热效率较高,最大可达到34%,指示平均有效压力受EGR的影响较大,最大峰值达0.5 MPa。     

喷水对氩气循环天然气发动机爆震及热效率的影响分析

基于一台汽油/天然气两用燃料的涡轮增压三缸发动机,建立GT-Power仿真模型,研究喷水对准氩气动力循环发动机工作过程的影响。结果表明,在低负荷工况下,喷水后缸内的温度和压力都下降;增大水气比（水和甲烷的质量比）和推迟点火则传热损失减少但排气损失增加,存在热效率提升的较宽水气比范围和最优的水气比,推迟点火时刻和喷水对于爆震有良好的抑制作用。在大负荷爆震工况下,喷水能够显著抑制爆震,提前点火时刻可以得到更优的燃烧效率,喷水可使制动平均有效压力（Brake Mean Effective Pressure,BMEP）为0.6 MPa时指示热效率提高0.2%、有效热效率提高0.1%,0.8 MPa工况的指示热效率提高0.4%、有效热效率提高0.2%,1.2 MPa工况的指示热效率提高1.2%、有效热效率提高0.8%（水气比为1工况相对于水气比为0.4工况）。结合低负荷工况和高负荷工况的表现,发现喷水能有效抑制发动机的爆震,并能提升发动机的热效率。     

Knock in dual-fuel diesel combustion with an E85 ethanol/gasoline blend by multi-dimensional simulation

In this paper, knocking combustion in dual-fuel diesel engine is modeled and investigated using the CFD code coupled with detailed chemical kinetics. The ethanol/gasoline blend E85 is used as the primary fuel in a dual-fuel combustion concept based on a light-duty diesel engine equipped with a common-rail injection system. The E85 blend is injected and well mixed with intake air in the intake manifold and is ignited by the direct injection diesel fuel. A 46-species, 187-reaction Multicomponent mechanism is adopted to model the auto-ignition process of the E85/air/diesel mixture ahead of the flame front. Based on the model validation, knocking combustion under boost and full load operating condition for 0 %, 20 %, 50 %, as well as 70 % E85 substitute energy is simulated. The effects of E85 substitute rate and two stage injection strategies on knock intensity, power output, as well as location of the auto-ignition initiation is clearly reproduced by the model. The calculation result shows that, for a high E85 rate of 50 % and 70 % with single injection strategies, the most serious knock and the origin of auto-ignition always occurs far away from where the flame of diesel spray is first generated, at the center of combustion chamber, due to higher pressure wave, relatively richer E85 mixture and longer distances of flame propagation. The two stage injection strategies with a small amount of diesel pilot injection ahead of the main injection primarily influence the ignition behavior of the directly injected fuel, leads to a lower pressure rise rate and a reduced propagation distance, both of which contribute to the attenuation of knock intensity for a higher E85 rate.     

甲醇—异辛烷混合燃料滞燃期研究

对Curran的异辛烷详细化学动力学机理和Li的甲醇化学动力学机理进行了甲醇着火滞燃期特性对比研究,发现Curran异辛烷机理基本能反映甲醇的自燃着火过程。基于此,利用Curran异辛烷机理对甲醇—异辛烷混合燃料在初始温度为600 K~1 600 K、压力为1.0 MPa~4.0 MPa、当量比为0.3~1.5范围内的着火滞燃期特性进行了计算研究,分析燃料特性和初始条件对混合燃料滞燃期的影响。结果表明,初始温度对甲醇—异辛烷混合燃料的滞燃期影响较大,当初始温度增加时,滞燃期大幅缩短;部分掺醇混合燃料(掺醇率低于25%)中甲醇含量对燃料滞燃期的影响因温度范围的不同而不同,在850 K以下甲醇比率增加使混合燃料滞燃期延长,在850 K以上甲醇比率增加使其滞燃期缩短。     

Effects of mixture stratification on HCCI combustion of DME in a rapid compression and expansion machine

Compression ignition of homogeneous charges in internal combustion (IC) engines is expected to offer high efficiency of DI diesel engines without high levels of NOx and particulate emissions. This study is intended to find ways of extending the rich limit of HCCI operation, one of the problems yet to be overcome. Exhaust emissions characteristics are also explored through analyses of the combustion products. DME fuel, either mixed with air before induction or directly injected into the combustion chamber of a rapid compression and expansion machine, is compressed to ignite under various conditions of compression ratio, equivalence ratio, and injection timing. The characteristics of the resulting combustion and exhaust emissions are discussed in terms of the rate of heat release computed from the measured pressure, and the concentrations of THC, CO, and NOx are measured by FT-IR and CLD. The experimental data to date show that operation without knock is possible with mixtures of higher equivalence ratio when DME is directly injected rather than when it is inducted in the form of a perfectly homogeneous fuel-air mixture. Although fuel injected early in the compression stroke promotes homogeneity of the DME-air mixture in the cylinder, it causes the mixture to ignite too early to secure good thermal efficiency and knock-free operation at high loads. Low temperature reactions occur at about 660K regardless of the fueling methods, fuel injection timing and equivalence ratio. The main components of hydrocarbon emissions turned out to be unburned fuel (DME), formaldehyde and methane.     

米勒循环对增压汽油机部分负荷影响的试验研究

基于一台3.0L排量的增压汽油机,通过更改凸轮型线和提高压缩比,研究了米勒循环对部分负荷泵气损失和燃油经济性的影响.试验结果表明:进气门晚关策略对米勒循环泵气损失的改善范围为平均有效压力低于0.6MPa,而平均有效压力高于0.6MPa时,需要将进气门关闭时刻接近进气下止点,提高充气效率来保证缸内足够的进气量;进气门晚关结合有效膨胀比的提高,两者共同改善了平均有效压力低于0.6 M Pa时的燃油经济性,而平均有效压力为0.6~0.8MPa时,燃油经济性的改善主要归功于有效膨胀比的提高,平均有效压力高于0.8MPa时,米勒循环的燃油经济性出现了恶化.     

柴油-甲醇混合燃料多环芳香烃形成的影响因素研究

以柴油-甲醇燃料为研究对象,探究柴油-甲醇混合燃料燃烧对多环芳香烃(PAHs)生成的影响规律.将AVL-Fire和Chemkin耦合,构建正庚烷-甲苯-PAHs化学反应动力学机理并验证,采用Chemkin中的均质零维反应模型进行仿真模拟,研究了柴油-甲醇混合燃料不同掺混比、初始温度、初始压力、当量比对多环芳香烃苯、萘、...