车辆发动机实车进气流量计算模型研究

针对某型车辆发动机实车进气流量难以测量的问题,通过分析发动机进气系统结构,对气体流动过程进行简化处理.基于气体总流伯努利方程,建立发动机进气流量计算模型,采用空气滤清器台架阻力试验数据对模型进行完善与验证,误差小于2％,并对车辆原位空转及驾驶训练过程进行了测试,进气流量计算结果与实际状况相符.     

冲压发动机羽流温度 TDLAS 在线测量系统

为实现碳氢燃料冲压发动机羽流温度在线测量,以H_2O分子为目标组分,通过分子光谱仿真计算优选(7 444.352+7 444.371) cm~(-1)-(7 185.586 5+7 185.597 3) cm~(-1)谱线对,采用扫描波长直接吸收光谱-时分复用(SDAS-TDM)策略设计了用于碳氢燃料冲压发动机羽流参数测量的可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)系统,并利用预混平面火焰炉验证了该系统测温精度,结果显示采用此系统对预混平面火焰炉高度1 cm处火焰温度测量结果与标准参考值相对偏差均在15%之内。在此基础上,将该系统应用于碳氢燃料冲压发动机羽流参数测量,通过交替调制1 392 nm与1 343 nm半导体激光器,测量调制激光经待测区域后的光强衰减信号,获得H_2O分子在(7 444.352+7 444.371) cm~(-1)和(7 185.597+7 185.597 3) cm~(-1)谱线吸收光谱,通过双线技术实现了发动机羽流温度在线测量,为碳氢燃料冲压发动机燃烧组织与性能评估提供重要参考。     

某型混合排气涡扇发动机喷管特性计算方法研究

针对某型混合排气涡扇发动机,建立了其喷管特性的数值计算模型,并利用地面台架试验数据对该模型的可靠性进行了验证,流量系数与推力系数数值计算结果与台架试验结果最大偏差分别为0.97%和0.54%。提出了假想面积系数法,将混排发动机喷管进行了转化,建立了混排喷管理想推力与理想流量的可行性计算方法。在此计算方法基础上,通过数值计算得到了该型混排发动机喷管的流量系数与推力系数,并研究了其基本规律,比较了其与分排发动机喷管特性计算的不同,为该型发动机后续型号试飞中飞行推力的确定提供了技术基础。     

整车排放监控方法差异研究

本文在发动机台架上同时安装了三种排放测试设备,并在不同的NOx排放水平下和不同的路谱下,分别进行了测试对比试验,试验结果表明,PEMS设备493在NOx浓度测量和废气质量流量的测量上都与参考值有一定偏差,因而最终排放计算结果也有偏差,而采用NOx传感器结合ECU数据流计算得到的排放值,和参考值的偏差可能会更大一些,但和PEMS设备的测量结果差别不大,具有参考性。     

超燃发动机流场组分浓度的在线测量

为了正确评价超燃发动机试验状态,采用自发拉曼散射技术在线测量了超燃发动机流场的主要组分。基于发动机试验条件和发动机与光学诊断技术的接口,建立了用于发动机流场组分测量的自发拉曼散射实验系统;测量了多车次发动机试验过程中流场主要组分的拉曼光谱;最后,通过光谱计算获得了流场主要组分浓度信息并重点分析了来流氧气含量及其变化情况。实验显示:发动机试验中,部分车次试验补氧后的来流中氧气的最大含量达到了30%,最小含量为18%,说明发动机试验过程中,对补氧量的控制精确和稳定性还有待提高。结果表明:采用自发拉曼散射技术可以较好地完成来流主要组分浓度测量工作,测量结果可用于发动机试验数据的分析及来流补氧控制方式和控制精度的改进。     

二冲程发动机初始喷油脉谱图的仿真及验证

以提高某小型二冲程发动机的动力性、经济性和稳定性为研究目标,运用发动机热力学数值计算软件建立原型机数学模型,通过全负荷条件下的缸内压力示功图、总功率和燃油消耗率对模型进行验证。在此基础上计算得到进气空气质量流量,确定各工况空燃比条件下的发动机初始喷油量,获得初始喷油脉谱图,由此开发了电控燃油喷射系统。经台架试验验证,发动机运转正常。     

基于自学习的发动机试验实时故障监控系统设计

根据发动机故障的分类及其产生的原因,介绍了发动机台架试验实时故障监控系统的工作原理,给出了系统设计方案,并基于自学习的原理,探讨了发动机故障振动状态阈值确定的方法,并应用于发动机台架试验中。     

发动机台架试验连续油耗仪设计

针对目前油耗仪在小流量连续测量情况下存在的高成本问题,提出了采用双量筒切换计量的方式,用称重法实现对小流量油耗进行连续计量的解决方案,并研制了以C8051F120单片机为核心的低成本智能油耗仪。介绍了油耗仪的工作原理、硬件设计和软件设计。为了能更好地进行人机交互,设计了人机交互界面(Human Machine Interface,HMI),用于计量显示、状态显示、报警与保护设置、参数设置以及状态调试。用户通过人机交互界面可以完成对油耗仪的控制,实现对油耗的连续计量。试验结果表明,在不同的平均消耗率下,油耗仪的综合误差在±0.5%之内。该油耗仪适用于电控发动机,在发动机台架性能试验中,不仅能较大地提高了发动机台架的试验效率,而且可以降低成本,具有广泛的应用前景。     

冷却系统能量回收温差发电器设计方法研究

为实现发动机冷却系统能量回收的回收利用,提出了基于数值计算对冷却系统能量回收温差发电器进行设计的方法,并利用发动机台架实验对该方法的可行性进行了验证。研究发现数值计算得到的散热系统温度和台架试验结果的偏差在3.5%以内,能量回收管阻力偏差为1.5%,这表明利用数值计算的方法对能量回收管和散热系统进行分析设计是可行的。进一步的实验表明,采用市售温差发电片对发动机冷却系统能量回收有一定的可行性,但是采用目前的结构形式使得温差发电器两端温差较小,导致其能量回收的经济性较差。     

三相流分相浓度测量平台的标定试验

根据多相流流动特性对固相质量流量及流速之间的依赖关系,通过在以气力输送系统为基础的煤粉/生物质/空气三相流分相浓度测量系统实验平台上,对固相质量流量及风速分别进行了标定试验.结合标定结果将固体颗粒质量流量转换成所需的固相体积浓度,最终达到测量系统的测试要求.     

直接甲醇燃料电池测试用温度控制系统

为了精确控制燃料电池阳极燃料的温度,搭建了直接甲醇燃料电池(DMFC)测试用温度控制系统。针对温度控制对象为定速流动的特点,设计了用于加热流动液体的特殊结构,即将不锈钢软管以双层跑道的布局紧密贴合于三层黄铜板之间,以延长液体在加热块中的流动时间,保证出口流动液体温度的精确控制。计算了不同内径的不锈钢软管最小管长和控制系统的最小加热功率。采用半导体制冷片为流体加热/制冷元件,设计制作了其功率驱动和换向电路。采用基于PID闭环控制的VC++程序设计方法实现了温度自动控制。实验结果表明:温度控制系统的平均升/降温速度为14℃/min,稳态温度控制示值误差±2℃,能够满足DMFC恒定温度条件下实时测试的要求。     

非圆截面小通道内R113的流动沸腾换热特性

针对非圆截面小通道流动沸腾换热研究报道较少的现状,以R113为工质,对4种不同水力直径的正方形、三角形截面小通道内的流动沸腾换热特性进行试验研究,试验参数范围：入口干度,过冷～1.0;质量流速400～ 3 300 kg/(m2?s);热流密度20～150 kW/m2,并将试验结果与相近水力直径的圆通道内流动沸腾试验结果进行了对比分析。试验结果表明：非圆小通道内饱和流动沸腾局部壁面温度与质量流速密切相关,并受热负荷与流动沸腾换热状况的影响;质量流速和壁面热负荷是非圆小通道内流动沸腾换热特性的主要影响因素;与相近水力直径的圆通道内流动沸腾试验数据对比显示,非圆截面小通道具有明显的强化传热作用。     

车用传动装置润滑系统的流动仿真

基于一维不可压缩润滑油流动方程，建立了车用传动装置润滑系统润滑油流动的仿真模型。对一台履带式装甲车辆传动装置的润滑系统进行了实例仿真，得到了润滑系统内润滑油的流量分布和压力损失，以及各摩擦表面的供油量。结果表明：采用一维流动模型研究车用传动装置的润滑油流动问题是可行的；当车辆工况一定时，润滑系统内油液的流量和压力均随供油压力的增大而增大，仿真结果与试验值基本吻合；传动润滑系统的流动损失受管路流速、润滑油的粘度、管路接头、弯头的数量等因素的影响。     

Improved hydrogen consumption detection method with flow meter of fuel cell vehicle

With the vigorous development of fuel cell vehicles, the hydrogen consumption in the driving process of fuel cell vehicles has become a major concern of automobile manufacturers and fuel suppliers. However, the measurement accuracy of flow meter in hydrogen medium cannot meet the requirements. In this paper, computational fluid dynamics software is used to simulate the velocity distribution of water and hydrogen in Coriolis flow meter with different mass flow rates without tube vibration. Aiming at the measurement error of Coriolis flow meter, a flow calibration device based on sonic nozzle was designed, and the results of measuring hydrogen mass flow by Coriolis flow meter and thermal flow meter were calibrated. Finally, the accuracy of the calibrated flow meter for measuring hydrogen mass flow under stable and dynamic conditions is tested. The test results show that the accuracy of calibrated Coriolis flow meter for hydrogen mass flow is less than ±1%, which can meet the accuracy requirements of fuel cell vehicle hydrogen consumption measurement. This study provides an important reference for the application of flow meter method in fuel cell vehicle economic evaluation method.     

基于虚拟仪器技术的多功能平板式汽车检测系统开发

针对传统的平板式汽车检测系统功能扩展性和检测结果重复性较差的缺点,开发了基于虚拟仪器技术的多功能平板式检测系统.采用PC-DAQ结构方案,保留原有传感器和机械装置,更换了数据采集卡,增加了信号调理箱,使检测系统的硬件性能得到提高.基于LabVIEW8.2开发了具有仪表化图形界面的主控软件,运用LabVIEW较强的信号滤波和平滑处理功能及本文提出的智能化识别特征数据的方法,使悬架效率等指标的计算精度得到提高,新增了悬架固有频率检测功能.实车检测结果表明,所开发的检测系统实现了预期的功能,检测精度和重复性得到提高,检测功能增强.     

SUV发动机舱热管理一维/三维联合仿真与改进

在某款SUV正向研发阶段,为解决中低速爬坡和高速爬坡工况下发动机出水温度偏高的问题,利用一维/三维联合仿真工具,对模型进行发动机舱流场特性及冷却系统性能分析,发现现有防撞梁设计会影响进风量,从而影响发动机出水温度。基于仿真结果提出了改进方案,改进后发动机的出水温度在中低速爬坡和高速爬坡两种工况下分别下降了6.1 ℃和6.4 ℃,验证了联合仿真改进方案的可行性。样车阶段,在转毂试验台上采用大流量风机和轴流通风机来模拟汽车行驶过程中的来流空气,并对改进方案进行了整车热平衡试验。 通过对比改进后的仿真结果与试验数据,验证了联合仿真模型精度高于95%。     

Cooling of a heated surface with an impinging water spray

Several important parameters, such as liquid mass flux, droplet size distribution, droplet velocity, and heating target conditions (roughness and surface temperature) are involved in the industrial spray cooling heat transfer process. In this study, we investigated the effect of liquid mass flux, heating target roughness, and the droplet size on the droplet wall direct contact heat transfer in spray cooling phenomena. Three different conditions of surface roughness were investigated. The measurement of test surface temperature was performed using a non-intrusive method, i. e., using an infrared thermometer. The droplet size distribution of water spray was measured with Malvern 2600. The results indicated that the most influential parameters were the liquid mass flux and the surface roughness. The droplet size and the velocity played a less important role in the direct contact heat transfer because the interactions between droplets were very strong in a dense spray. The smooth surface showed the highest heat transfer among the surfaces tested. At high air pressure ([7] kPa), however, the degree of roughness did not affect much the heat transfer rate.     

深海热液速度场测量重建算法比较

针对深海热液中速度场的测量与重建的问题,介绍了利用声学方法测最深海热液速度场的基本原理.对单峰、双峰速度场模型,采用最小二乘法和傅里叶正则化方法分别进行了重建仿真,并对重建结果进行了流量分析.比较了最小二乘法与正则化方法对单峰、双峰速度场模型的重建效果.仿真重建的绝对误差、相对误差以及流量分析结果表明:正则化方法对单峰...     

Experimental and numerical study of piston thermal management using piston cooling jet

This research investigates the effects of piston cooling jet (PCJ) on the temperature and heat transfer of a piston. A numerical model was developed by using the computational fluid dynamic approach in which the fluid and solid domains of the piston were coupled in a three-dimensional space. Two-phase flow of oil and air was also simulated. This method was used to analyze the effects of oil velocity and piston position on the heat transfer coefficient at the bottom of the piston as the new outcomes of this study. For the experiment, combustion heat flux on the piston was simulated in a test rig, and numerical results were validated. The results showed a linear relation between the oil jet velocity and the average of heat transfer coefficient at the bottom of the piston, and a periodic correlation between the piston’s vertical position and the average of heat transfer coefficient. The average of the piston crown temperature could be reduced to about 70 K by using the PCJ system, but this cooling method could create 50 K temperature gradient in the piston.     

Modification of the equation for mass flow rate (mass) measurement of liquid with account of dynamic influencing factors

The paper introduces theoretical foundations for the method of transferring units of mass and volume of liquid in the flow, mass and volumetric liquid flow rates using the indirect measurement method. The equation for measuring the mass flow rate (mass) was modified in terms of assessing the dynamic influencing factors caused by transient processes: liquid flow rate fluctuations and turbulent pulsations, unevenness of the liquid velocity profile in the nozzle exit of the diverter. The modified equation was derived from the continuity equation in physical and mathematical modeling of hydrodynamic processes of liquid flow in the nozzle exit of the diverter using mathematical statistics methods. The main uncertainty sources of calibration units with weighing devices were identified. The results of the approbation of the method of transferring units of mass and volume of liquid in the flow, mass and volumetric liquid flow rates were obtained on calibration units with weighing devices in a wide range of geometric and operating parameters. A comparison of the expanded measurement uncertainty of the calibration unit with weighing devices when transferring units of mass and volume of liquid in the flow, mass and volumetric liquid flow rates, determined using the method of indirect measurements and comparison testing with a transfer standard, was performed.