柴油机DPF的设计与仿真

颗粒捕集器能够有效的降低柴油机排气中颗粒物的排放,为满足更加严格的排放法规,颗粒捕集器必将成为柴油机车后处理系统的标配。文章依据道依茨F3L2011型号的柴油机,根据此款柴油机的基本参数,设计了串联式颗粒捕集器的基本结构,并对不同扩张角,不同进气流速下颗粒捕集器内部的流场均匀性进行仿真分析,仿真结果表明扩张角及气体流速对内部的流场均匀性有较大的影响。     

微粒捕集器微元管内流场的CFD分析

壁流式陶瓷微粒捕集器是柴油机上一种有效的过滤微粒措施,根据其结构对称性和内部流动数学模型．分别建立边长为2．4mm、2．0mm、1．6mm的相邻微元管的三维模型．研究其静压力分布、速度分布、炭颗粒浓度分布规律,结果表明2．4mm边长的模型效果最好,仿真计算的结果能反映过滤体内部流动规律。CFD数值模拟方法能缩短周期,便于改变模型参数,是研究颗粒捕集器流场的有效方法。     

车用柴油机微粒捕集器流场的数值模拟与分析

研究的柴油机微粒捕集器采用目前应用最为广泛的壁流式蜂窝陶瓷作为过滤体,根据其结构对称性和内部流动数学模型,建立了稳态层流的过滤体内部流动CFD仿真模型,并运用离散格式分离求解器进行求解。仿真计算与试验验证表明模型能准确反映过滤体内部流动特性。     

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。     

柴油机排气颗粒物捕集器的发展

柴油机在轻型车辆上使用的日趋普遍,使得柴油机排放气体中的颗粒物后处理成为研究热点。颗粒物捕集器是解决柴油机排气颗粒污染最有效的后处理技术。针对目前国内颗粒物捕集器的使用情况,论述了柴油机排气颗粒物捕集器过滤材料和过滤体再生技术近年来的研究现状,介绍了近年来过滤材料和过滤体再生技术结合良好的几种颗粒物捕集器,提出了颗粒物捕集器今后的研究方向。     

基于响应曲面法的DPF捕集性能多目标优化

以提高整体捕集性能为目的开展柴油机颗粒捕集器(DPF)结构参数多目标优化设计，利用GT-Power建立DPF捕集模型，通过发动机台架试验验证了仿真模型的可靠性。以最大压降和初始过滤效率为优化目标，以孔隙率、孔直径、壁厚、过滤体长度和直径5个结构参数为优化变量，基于Box-Behnken试验设计方法构建了DPF捕集性能二阶响应面模型，通过三维响应面图对结构参数显著性与交互作用进行仿真分析，采用满意度函数法进行多目标参数优化。结果表明，孔直径对最大压降的影响较小，较小的孔隙率与壁厚、较大的过滤体直径有利于降低DPF最大压降，而适当增大过滤体直径与壁厚可提升DPF初始捕集效率。协同优化后的DPF压降较优化前下降51.34%,优化后的DPF初始过滤效率趋近于100%。     

超高压共轨柴油机油气室匹配仿真研究

介绍了超高压共轨系统工作原理,基于Fire软件分别建立了进气道和燃烧室的仿真模型,并在利用试验验证了模型准确性的基础上,通过模型分析了油、气、室参数间的匹配关系对超高压共轨柴油机性能的影响,为进一步改善柴油机的性能和实现油、气、室参数间的优化匹配提供了理论依据。结果表明:在超高压喷射条件下,同一喷孔直径匹配的涡流比越大(1.21~3.62范围内),越有利于改善柴油机性能,并且喷孔直径越大,改善的效果越明显,当3.62涡流比匹配0.30mm喷孔直径时,可获得最高的平均有效压力,并且此时具有最好的排放效果;同一喷孔直径匹配的燃烧室口径比越小,越有利于改善柴油机性能,并且喷孔直径越小,改善的效果越明显,当0.75燃烧室口径比匹配0.23mm喷孔直径时,可获得最佳的动力性和排放性。     

A Study on the Right Moment for the Regeneration of Diesel Particulate Filter

提出了确定柴油机颗粒捕集器再生时机的主要原则,同时比较了不同的再生时机判断方法的特点,对过滤体的压力损失进行了数值模拟和试验研究.基于过滤体压力损失模型,根据排气流量、温度和背压计算颗粒沉积量,提出了新的再生时机判断方法.研究表明,在不考虑具体再生控制策略的前提下,堇青石过滤体的累积颗粒物的限值为4g/L,而SiC过滤体为8g/L.     

柴油机微粒捕集器复合再生策略的试验研究

提出了一种起燃器+燃油携带催化剂+氧化催化器的微粒捕集器再生方法,介绍了该再生系统的设计:出了查询转速-负荷-背压三维脉谱图的再生时机判断策略:立了以温度极限与温度分布均匀性为控制目标的再生温度控制策略.台架颗粒物加载和再生试验结果表明,再生系统中的燃油携带催化剂能有效降低颗粒物着火温度,系统能准时进行再生提示,过滤体内温度分布均匀,再生效率达到95%以上.     

柴油车碳化微米长木纤维DPF压降特性试验研究

提出将碳化微米长木纤维(CMLWF)作为微粒捕集器(DPF)的过滤体材料,并研制了可拆卸DPF和碳化微米长木纤维DPF排气阻力特性测试装置。试验证明,在设计DPF滤芯时需慎重选择合适的孔径,并且在外形结构允许的情况下,优先考虑孔隙直径较大、轴向长度较长的过滤介质。     

车用催化器结构因素对流速分布的影响

车用催化器的速度分布特性对催化器和发动机的性能有很大影响。本文在气道稳流实验台上利用三孔结托管测量了不同结构催化器的速度分布，并进行了细胞致的对比分析。研究表明：张张角越大，流速分布越不均匀，但锥角超过一定值后，对流速分布的影响减弱；斜扩张管催化器的速度分布性相同长度直扩张管催化器；球形端面载体的速度分布均匀性要好于常平端面载体；载体安装位置扩张管越远，流速分布越均匀。     

正丁醇-柴油混合燃料喷雾特性的模拟研究

根据喷雾可视化试验的结果,利用三维CFD软件建立了正丁醇柴油喷雾的仿真模型,并验证了模型的准确性。利用该模型研究正丁醇柴油混合燃料的喷雾特性,模拟了喷雾的发展过程,计算了不同掺混比对喷雾贯穿距、液滴索特平均直径、速度场、密度场的影响。结果表明:模拟计算与可视化试验结果基本一致;随着正丁醇掺混比的增加,混合燃料的喷雾贯穿距和索特平均直径均降低,喷雾锥角变大,雾化特性变好。     

一种新型三区段喷雾系统及降尘性能研究

为解决隧道爆破粉尘排除难和粉尘质量浓度超标的问题，设计了新型三区段喷雾系统并对其相关参数开展研究。基于自行搭建的喷雾降尘试验平台，分析隧道爆破粉尘样本粒径特征与喷嘴适用性； 利用CFD软件对喷嘴不同布置方式与入射角度进行数值模拟，分析雾滴场中质量浓度、速度和粒径等特征的变化规律； 通过现场应用测试新型喷雾系统降尘性能。研究结果表明： 1）隧道沿程粉尘峰值体积频率向小粒径方向移动，且峰值体积频率不断增大； 2）直径1.9 mm的广角型实心锥形喷嘴对近掌子面处的粉尘抑尘效果更佳，1.2 mm的精细型实心锥形喷嘴适用于小粒径粉尘除尘； 3）随着入射角度的增加，雾滴直接入射区域内质量浓度超过1 g/m3的面积先增加后减小； 4）喷嘴置于顶部、侧部和底部时，最佳入射角度分别为60°、60°和45°。现场应用表明，采用三区段喷雾系统后，各测点位置呼吸尘和全尘降尘效率均高于75％，与原有控尘措施相比，平均降尘效率提高了42.71％，能有效改善洞内施工人员作业环境和阻止隧道内粉尘向外扩散。     

CFD技术在中冷器气室结构优化上的应用

以空冷式中冷器为研究对象,针对中冷器气室的内腔和内部加强筋做参数几何建模,运用CFD技术对几何模型进行内部流场的三维仿真模拟,计算中冷器内部的流动阻力损失和中冷器芯体里每一根扁管的流量,进而得到了整个中冷器的压力损失和流动平衡性.研究结果表明:中冷器气室内部加强筋无论如何布置都会对流体的流动起到阻碍作用,进而提高流动阻...     

高原环境柴油机喷嘴内部流场与缸内温度场的三维数值模拟

采用广安博之等准维模型,建立柴油机高原运行工作过程模型;通过环境模拟台架试验验证了模型的可信性。将准维计算结果作为喷嘴内部气液两相流动和缸内燃烧三维模拟的初始条件,就高原低压、低温、低氧条件对喷孔内燃油流动状态与分布、缸内燃烧过程的影响进行三维数值模拟。海拔3 700m计算结果表明:与平原环境相比,柴油机喷嘴内空穴现象加剧,燃油流动速度增加,喷孔出口燃油分布不均匀度增加;缸内燃烧平均温度比平原最多高出300℃且分布不均匀,燃烧室局部热负荷偏高。研究初步揭示了高原环境柴油机性能劣化机理,为通过优化缸内喷雾和燃烧过程改善高原运行发动机性能提供参考。     

工作参数对内混式气液雾化喷嘴性能的影响

对自行开发的新型内混式气液雾化喷嘴的雾化性能进行了研究。首先选择适合评价燃烧系统喷嘴雾化性能的平均直径作为评价指标,然后利用设计安装的喷嘴试验装置进行试验,分析了不同工作参数对索特平均直径的影响规律。结果表明:随着气体进口速度、气液质量流量比、气液体积流量比及气液相对速度的增加,喷嘴的雾化性能提高,而液体进口速度的增大则降低了喷嘴的雾化性能;随着气液流量比增大,雾化液滴直径变小,达到某一定值时,雾化效果变化不明显。     

切向进气道发动机缸内流场三维瞬态数值模拟

以动态网格技术为基础,采用三维、可压、黏性、湍流模型,应用控制容积法,对切向进气道发动机进气系统三维流场特性进行了瞬态数值研究。研究发现,在进气过程的初始阶段,缸内始终存在一对旋涡,并且沿气缸轴线向下缸内流体出现逐步融合的趋势;随着曲轴转角进一步增大,约在100°CA时缸内靠近活塞的横截面上出现单旋涡;在140°CA时,缸内横截面上大部分都只有单旋涡存在,只在靠近缸盖的横截面上有一个面积较大的主旋涡和一个面积很小的旋涡;当曲轴转角进一步增大,缸内仅存在一个单旋涡,流场压力趋于均匀。采用三维瞬态数值计算可获得稳态计算和试验难以得到的进气系统三维流场流动规律,为进气系统的优化设计提供可靠依据。     

增压器无叶喷嘴宽度对其出口流场影响的研究

用心形线表征了一种增压器无叶蜗壳梨形流道横截面轮廓 ,用有限差分法对增压器蜗壳内无叶喷嘴出口流场进行了数值模拟计算 ,研究了喷嘴宽度 (B)对其出口流场的影响。结果表明 ,喷嘴出口速度及气流角 (α)分布不均匀 ,随着 B沿蜗壳轴向减小 ,α逐渐减小且其分布趋于较均匀 ,而喷嘴出口速度逐渐增加但其分布趋于恶化 ;B减小到一定程度后 ,喷嘴出口流场变化不大。B沿蜗壳周向线形减小时 ,可改善α分布 ,但速度改善不明显     

丁苯乳液改性水泥砂浆力学性能与微观结构

针对普通水泥砂浆抗折强度低、脆性大的特点,掺加羧基丁苯聚合物乳液对普通砂浆进行改性,研究其力学性能变化规律;用扫描电镜（SEM）和孔分布测定仪分析其微观结构。结果表明,随聚灰比（P/C）增大,改性砂浆内部逐渐形成由聚合物和水泥水化产物交织构成的空间网络结构,小于200 孔隙体积率增大,孔径细化,砂浆密实程度提高,脆性改善;改性砂浆抗压强度降低,但抗折强度和折压比升高,韧性加强,同时其扩展度增大,粘度先增大后降低。     

车用歧管式催化器内部流速及压力分析

通过数值模拟和试验验证,分析了歧管式催化器内部气流的速度场、压力场和气流分布状态,并与常规的底盘下催化器进行了比较.结果表明:随入口流量的增大,歧管式催化器内部气流流速增大、压力损失增大、径向分布均匀性降低;气流的径向分布不同于常规催化器集中于轴线的轴对称形式,而是在载体前端面呈比较分散的状态,其中管板复合型歧管式催化...