带脉冲负荷发电机组的起动及瞬态性能

计算研究了带有大储能飞轮的某型号柴油发电机组采用电机起动和高压分配气起动两种冷起动方案,对两种方案进行了比较,并分析了不同的高压气体压力对冷起动过程的影响.计算了发电机组在正弦波载荷、矩形波载荷、三角波载荷等动态负荷下的瞬态工作性能,分析了不同载荷周期和峰值对瞬态工作性能的影响.通过计算研究,对脉冲发电机组的脉冲工作方式、起动方案提供结论性的意见.     

基于EGR的二冲程柴油机排放模式切换瞬态过程研究

针对船用低速二冲程柴油机为满足TierⅢ排放法规要求,采用EGR技术导致压气机运行点接近喘振线的问题,引入进排气旁通技术。建立了带EGR与进排气旁通的瞬态仿真系统,模拟分析TierⅢ和TierⅡ模式切换过程。分析结果表明:合理选择切换顺序及延迟时间可避免切换过程中发生气体倒流,维持增压压力稳定。并得到了不同负荷下阀门的最佳切换控制策略。     

船用低速柴油机贯入式排气管性能及损失机理研究

采用三维计算流体力学方法(CFD)对某型低速船用柴油机的贯入式排气管系统开展性能预测及流动损失机理研究。研究结果表明:支管相对贯入深度及其末端扩张角对管路系统压力损失系数有显著影响,损失随贯入深度增加逐渐降低,但存在损失最小的最佳扩张角;流场分析显示,支管内气流与总管壁面相互作用形成的涡结构是支管几何结构影响流动损失的主要原因。     

大小涡轮三阶段相继增压系统性能试验研究

对某型柴油机采用两台不同尺寸涡轮增压器的三阶段相继增压系统的性能进行了试验研究。对柴油机只采用小增压器、只采用大增压器和同时采用大小2台增压器并联3种不同增压方式进行了全工况试验,并通过对试验结果的比较和分析提出了大小涡轮三阶段相继增压系统方案,确定了以燃油经济性最优为原则的切换边界。之后,对大小涡轮三阶段相继增压方案进行了试验,试验结果表明其性能比原机有较大的改善,尤其是在低速大负荷工况,燃油消耗率最高降低约7.1%,碳烟排放最高降低达70.2%,涡前排温最高降低近12.6%。     

增压直喷式汽油机性能与爆震的试验与模拟研究

对某2.0L增压直喷式汽油机的性能与爆震进行了研究,采用双区模型对燃烧过程进行模拟,并进行了试验验证,结果表明:发动机达到了设计指标,试验结果与模拟结果相吻合,性能参数误差在5%之内.进一步采用双区模型结合爆震模型对缸内的爆震情况进行分析,并与试验爆震点进行了校核,结果表明:通过降低中冷后温度可以有效降低缸内的爆震趋势.     

壁面温度对喷射油膜附壁厚度的影响

研究了喷射油膜厚度随壁面温度的变化规律.设计了PID闭环加热平板,以及二维可调节移动平台,使用激光诱导荧光法(LIF)定量测量了在垂直情况下,喷射燃油到平板上形成的附壁油膜厚度随温度变化的规律,并通过高速CCD摄像机拍摄照片进行比较.研究结果表明:随着壁面温度从26℃增加到120℃,附壁油膜的厚度减小,油膜最厚处的厚度从80μm下降到35μm,同时油膜覆盖面积从5.66cm2减小到1.55cm2;试验还测量了油膜厚度与油膜形成时间之间的关系,得出在喷油结束40ms时,油膜厚度达到最大值.     

喷嘴距离和喷嘴角度对油膜附壁的影响

为研究进气道燃油喷射汽油机内喷嘴距离和喷嘴角度对燃油碰壁形成的附壁油膜的影响,采用激光诱导荧光法,研究了不同喷嘴距离和喷嘴角度下的附壁油膜厚度二维分布规律.结果表明,喷嘴角度越小,附壁油膜厚度较大的区域越向下游移动,油膜较厚区域的范围越大,油膜的最大厚度越小.喷嘴距离越大,附壁油膜的厚度越薄.     

可调二级增压柴油机增压压力控制策略计算研究

对可调二级增压柴油机的增压压力控制策略进行了计算研究,建立了可调二级增压柴油机的瞬态平均参数模型,应用模型对可调二级增压柴油机进行了系统辨识,得到了不同工况下增压压力对调节阀开度的频率响应伯德图。针对不同工况设计了增压压力的PI反馈控制模块参数,为了加快瞬态响应能力,为控制器添加了前馈模块。设计了柴油机的瞬态加载工况和稳态干扰工况。模拟计算结果表明:该控制器在增压压力提高了22 kPa的基础上,稳定用时却比单级增压的原机减少了4.6 s。在稳态测量误差的干扰下,控制器使增压压力的变化幅度只有不到2%。     

不同进气条件相继增压控制策略的仿真研究

根据结构参数和试验数据建立相继增压系统仿真模型。通过试验与计算结果的对比验证该模型,并采用该模型对相继增压控制策略进行研究。根据试验与计算结果确定相继增压的切换策略为切入压气机的打开或关闭应该晚于涡轮的打开或关闭,避免了压气机的喘振及增压空气由进气管向压气机倒流。压气机延迟打开时间随环境压力的降低而升高,随环境温度的降低而降低,压气机延迟关闭时间随环境压力和温度的降低而降低。高原与标准环境相比,延迟打开时间变长,延迟关闭时间变短。     

波动高背压环境下的船用柴油机性能

针对波动高背压环境下的柴油机性能异化问题开展背压对柴油机性能影响规律研究,构建波动高背压环境的船用柴油机性能预测模型,并基于试验测量结果进行标定。基于该模型研究在不同背压环境下柴油机性能与关键参数的变化规律。结果表明：高背压显著影响柴油机输出功率,在背压为165 kPa时降幅高达69%,且排温快速达到限制值;在背压波动工况下,柴油机性能及运行参数呈现出围绕准稳态性能的迟滞环特征,该非定常迟滞效应在波动周期及背压时均值降低时均明显强化。柴油机配气系统内流体的气动惯性及涡前能量对背压的敏感度差异是造成在背压波动工况下柴油机性能迟滞效应的原因。