活塞结构参数对柴油机活塞传热与温度场的影响分析

为了降低活塞热负荷,降低活塞热疲劳失效概率,以一款高压共轨柴油机活塞作为研究对象,结合活塞温度试验测试,建立了活塞传热仿真分析模型,采用单因素扫值法和正交试验分析了活塞销座长度、活塞销孔直径、第一环岸厚度以及回油孔距离4个结构参数对活塞温度场分布的影响。研究发现,活塞结构对活塞传热与温度场分布有一定的影响,第一环岸厚度对活塞传热与温度场的影响最大。活塞的最高温度随着第一环岸厚度增加而升高,最多升高13.8℃。第一环槽的温度随着第一环岸厚度增加而降低,最多降低16℃。销座和回油孔结构对活塞温度场影响较小。最优方案是销座长度72.5 mm、销孔直径35 mm、火力岸厚度8 mm、回油孔相距53 mm的活塞,可以使活塞最高温度降低至374.3℃。为优化活塞传热提供参考。     

不同工况下柴油机活塞变形的三维有限元分析

为了考察各种工况因素对柴油机活塞工作时变形的影响情况,以某4105型号柴油机活塞为对象,采用三维有限元分析方法,分别就各种工况因素对活塞变形的影响进行分析。结果表明,在机械负荷作用下,随着柴油机负荷或转速的增加,活塞的变形也相应的增大,活塞的最大变形均发生在活塞主推力面裙部下沿位置;在热负荷作用下,随着柴油机负荷的增加,活塞的变形也相应的增大,而此时转速差异对活塞变形的影响不是很明显,整个活塞的最大热变形发生在活塞顶部靠近排气口一侧边缘;活塞在机械—热负荷耦合作用下的变形情况与在机械负荷作用下分析得到的结果相似。该结果可以为活塞的结构改进和优化设计提供参考依据。     

车用涡轮增压柴油机加速工况瞬态特性仿真

为研究车用涡轮增压柴油机加速工况的瞬态响应及氮氧化物(NO)排放特性,基于充-排法建立柴油机及其附件系统工作过程模型,初次考虑瞬发NO机理对瞬态工况下NO排放的影响,根据曲轴转矩平衡方程推导发动机瞬时角加速度与车辆状态参数的关系,在Matlab/Simulink环境下集成柴油机系统加速瞬态过程仿真模型。仿真和验证结果表明:柴油机稳态及加速瞬态工况仿真结果均与实际情况相符,模型设计合理准确;稳态工况下瞬发NO机理对总NO排放的贡献为5.26%~11.36%;瞬态工况下,涡轮迟滞时间约为0.14 s,柴油机加速开始阶段油气混合不匀导致燃烧品质下降,热NO及瞬发NO生成均明显增加。研究结果可为发动机瞬态性能及NO排放的预测与分析提供参考。     

柴油机瞬态VNT开度优化研究

瞬态工况下,可变喷嘴涡轮增压器(Variable Nozzle Turbocharger,VNT)开度的调节对柴油机增压压力、扭矩响应及污染物排放具有较大影响。为优化瞬态工况下VNT开度,实现瞬态工况下柴油机与VNT的协调控制,该研究以配备VNT的高压共轨柴油机为对象,通过台架试验研究了不同转速下负荷1、3和5 s从0瞬变至50%、75%和100%时,不同VNT开度对柴油机瞬态性能及排放的影响。结果表明:2 000 r/min下,负荷1、3和5 s从0瞬变至50%、75%、100%的过程中,VNT开度对负荷1 s瞬变工况的影响比3和5 s明显;随着VNT开度减小,增压压力响应时间逐渐缩短,扭矩响应时间先减小后增大。1 600、2 000和2 600 r/min下,负荷1 s从0瞬变至75%的过程中,NOx体积分数先增大后减小,然后再逐渐增大趋于稳定;颗粒物数量(PN)峰值随VNT开度的减小而增大。综合考虑柴油机瞬态响应和排放,对全工况范围下柴油机的VNT开度控制进行优化,获得了柴油机瞬态工况下的优化VNT开度协调控制方案,并进行WHTC循环试验,结果表明:与原机相比,冷、热态下WHTC循环扭矩回归线的截距分别下降0.03和0.37,标准偏差分别下降0.11和1.07;WHTC冷、热态循环NOx比排放与原机相比分别下降7.59%和2.21%;颗粒物排放量(PM)下降8.64%和25.28%;PN下降6.74%和12.4%。研究结果可为柴油机瞬态工况下VNT的协调控制提供参考。     

具有仿生条纹结构的内燃机活塞疲劳特性回归分析

活塞不仅是内燃机的主要运动部件而且工作环境最为恶劣。该文通过对活塞形态的改进,来提高活塞减磨、降阻的效用,以延长活塞的疲劳寿命。首先针对内燃机实际工况确定机械和热边界条件,然后对活塞进行热-机耦合仿真分析,观察其应力、应变和变形情况。受到与内燃机活塞运动情况接近的土壤动物蚯蚓的减阻、耐磨体表结构的启发,根据受试活塞外形尺寸,将宏观形态的仿生条纹和通孔设计加工在活塞裙部表面,以达到减磨、散热、提高活塞疲劳寿命的目的。活塞热-机耦合分析结果表明其整体受力为不均匀分布,基于此该文改进研究了变尺寸排布的仿生条纹深度、宽度、列间距。采用三水平三因素正交表制定9种仿生活塞试验方案,采用部分正交多项式回归设计对仿生活塞热-机耦合分析和疲劳寿命预测结果进行对比并优化仿生结构。选取3个最优活塞和标准活塞进行台架试验。最终发现仿生活塞比标准活塞疲劳寿命平均提高了8.8%,磨损量平均减小了90%,顶部温度平均降低了5%。该研究为活塞形态优化改进和延长内燃机整机疲劳寿命提供了参考。     

翅片结构对航空活塞式风冷发动机缸体强度与传热性能的影响

航空活塞式风冷发动机由于结构紧凑、体积小、重量轻等优势,在通用航空、农业等领域得到了广泛运用。针对航空活塞式风冷发动机热负荷问题,该研究以某水平对置四缸四冲程航空活塞风冷汽油机为研究对象,试验测试了标定功率工况下发动机缸内压力,结合缸压试验数据与风冷发动机缸体的结构与传热特性,搭建一维仿真模型,计算获得了缸内燃气侧边界条件。采用热电偶法测试了标定功率工况下缸体关键区域的工作温度,结合缸体温度测试数据与缸内各位置的温度和传热系数,建立流固耦合仿真模型。选择翅片厚度、翅片间距、翅片长度3个主要结构参数分析其对缸体结构强度及传热性能的影响。结果表明,翅片结构对缸体的强度及传热性能影响较大,翅片厚度增大使得温度最大下降19.8 ℃、应力最大下降33 MPa。以翅片厚度、翅片间距、翅片长度3个翅片主要结构参数为因素设计正交试验,计算结果表明,翅片长度变化对缸体温度影响最大;选取最优值优化后与原机相比温度最大下降18.2 ℃。翅片厚度对翅片强度影响最大,选取最优值优化后与原机相比热应力最大下降50.1 MPa。研究结果可为航空活塞风冷发动机散热翅片的设计与优化提供参考依据。     

基于小波分析的发动机气缸失火故障诊断

发动机加速过程中失火是常见故障，运用了发动机主轴瞬时转速进行失火故障的诊断。采用磁电式传感器测定了发动机在正常与故障的4种工况下从怠速急加速到高速过程中的瞬时转速，并用db3阶小波对各工况下转速信号进行分解与重构，以重构波形分析对比了各工况下的转速波动状态与加速过程的信息，从而判断发动机是否失火以及失火故障类型。结果表明，发动机失火时，瞬时转速的重构信号与正常工况转速重构信号相比，波动幅值、怠速段和高速段的稳定转速、加速时间有显著差异，这种失火故障的诊断方法是可行的和有效的。     

冷EGR温度对车用柴油机排放影响的试验

为了得到冷却的废气再循环（EGR）技术对车用柴油机排放性能的影响,通过工况试验法研究了各工况下EGR温度对柴油机氮氧化物、碳氢化物、碳氧化物和烟度的排放量以及油耗率的影响,并由此得出柴油机各工况下的最佳EGR温度。试验表明,与热EGR相比,冷EGR能够明显降低氮氧化物和烟度的排放,同时能够降低油耗率,提高柴油机的经济性,效果良好。     

交变磁场下磁纳米流冷却液强化柴油机缸盖微区域冷却

为能实现柴油机缸盖鼻梁微区域高效冷却兼顾节能化的要求,该文提出了一种通过外部施加交变磁场的方式促进磁纳米流内粒子的微运动达到强化传热的方法,并与传统乙二醇冷却液、Cu-乙二醇纳米流冷却液进行了柴油机缸盖鼻梁微区域传热效果的对比研究。结果表明:在0.17 Hz的磁场交变频率影响下,磁纳米流中加热棒温度值最大下降幅度提升了29.3%,内部粒子运动涡数增加。缸盖鼻梁微区域试验表明:相比传统乙二醇冷却液,稳态工况下,最大扭矩工况点和标定工况点处测点温度值最大下降幅度分别约为12%、14.4%,外特性工况下测点平均温度值降幅为23.7℃,约为9.4%。瞬态工况测试结果表明,采用交变磁场影响下的磁纳米流冷却液,柴油机预热时间较采用传统乙二醇冷却液和Cu-乙二醇纳米流冷却液分别缩短了9.8%和8.2%,柴油机急加速工况下能保持冷却液温度波动性小。能耗率计算结果表明,采用外部施加交变磁场加强磁纳米流冷却液高效传热的方式在达到相同冷却液温度时,可实现节能幅度为7.2%。该研究为柴油机乃至其他高温部件的节能化高效冷却提供科学参考。     

低速货车的污染物排放特性

为分析实际道路行驶时低速载货汽车的排放特征,该研究利用车载测试系统(portable emission measurement system,PEMS)在国道和乡村道上对6辆低速货车的污染物排放进行了测试,结果表明:不论在国道还是在乡村道上,污染物排放速率与车速的变化密切相关。乡村道上车辆的行驶速度变化较多,各污染物瞬时排放速率也呈现剧烈的波动。在国道和乡村道上,低速载货汽车匀速工况的比例最高,平均比例分别为68.33%和63.77%。在2种道路条件下,4种污染物平均排放因子均为加速行驶模式下最高,匀速次之,减速模式下最低。CO在加速模式下的平均排放因子分别是匀速和减速模式下的1.86和2.30倍;HC在加速模式下的平均排放因子分别是匀速和减速模式下的1.32和1.42倍。对于NOx,加速模式下的平均排放因子分别是匀速和减速模式下排放因子的1.57和3.09倍。而对于PM,加速模式下的平均排放因子分别是匀速和减速模式下排放因子的1.22和1.39倍。颗粒物粒径分布结果表明,2种道路颗粒物粒径分布规律类似。但在乡村道上颗粒物数量浓度高于国道上颗粒物数量浓度,平均高约32.0%。该研究成果为低速载货汽车的排放控制提供了技术参考。     

不同地区再生季稻米蒸煮食味品质及淀粉结构与性能差异研究

为探究再生季稻米蒸煮食味品质在不同生态区的差异,并从淀粉结构与性能角度揭示其差异机理,本试验以杂交稻甬优4149、晶两优1468为供试材料,按再生稻栽培模式分别种植于肇庆、长沙、信阳3个生态区,研究了再生季齐穗后温光条件对稻米蒸煮食味品质、RVA 谱特性及淀粉热性能和晶体结构的影响。结果表明,肇庆试验地区的再生季稻米蒸煮食味品质优于长沙、信阳,其直链淀粉含量适中,胶稠度长,糊化温度较低,总淀粉含量较高。再生季齐穗后温光条件与稻米胶稠度、糊化特性以及淀粉热性能和相对结晶度具有显著相关性。籽粒灌浆初中期的温度和光照对再生季稻米淀粉的糊化性能与热性能影响较大;淀粉的相对结晶度受中后期的日均温度影响最为显著。本研究将有助于绿色农业的可持续发展和优质稻米的生产。     

我国农情信息需求调查与分析

农情信息是指农业资源、环境与主要农作物的生长过程、状况的信息.调查研究与分析的目的是为国家农情监测系统的研究开发提供信息采集、处理与发布的标准.本次调查通过抽样方式,覆盖了国家7个部委局与全国22个省、自治区三个层次的农情信息用户,通过对农情信息需求的调查分析得出:农情监测信息具有及时、客观与覆盖面广的特点,已成为不可缺少的农业信息资源;农情信息同时已成为各级决策、生产管理、生产经营及农产品市场部门制定农业政策、管理指导农业生产和制定经营策略的重要科学依据;我国农情信息的采集、加工处理与发布缺乏统一的标准,缺乏统一协调的信息服务管理机制,信息资源共享系统亟待解决.     

灌溉和旱作条件下腐植酸复合肥对小麦生理特性及产量的影响

为探讨不同供水条件下腐植酸复合肥对小麦的生物学效应, 研究了腐植酸复合肥在灌溉和旱作两种条件下对小麦生理特性和产量的影响.结果表明, 两种供水条件下, 腐植酸复合肥均可显著提高0～20 cm和20～40 cm土层小麦根系鲜重和根系活力, 促进根系生长发育.腐植酸复合肥处理明显提高了小麦灌浆后期旗叶实际光化学效率(- PSⅡ)和光合电子传递速率(ETR), 尤以旱作条件下增加幅度较高.腐植酸复合肥处理小麦旗叶SOD活性明显提高, MDA含量降低, 有利于提高小麦活性氧清除能力, 延缓衰老.与化肥处理相比, 腐植酸复合肥处理小麦穗数和穗粒数增加, 产量显著提高, 且旱作小麦的增产幅度(10.26%)大于灌溉小麦(7.77%).表明旱作条件下, 腐植酸复合肥对小麦生理特性的改善作用更好, 增产幅度更大.     

木霉诱变菌株发酵条件研究

本文以木霉诱变菌株T5、T0 80 3、T1 0 1 0、T1 0 0 3为实验对象 ,利用正交实验优化组合其生长的环境条件 ,方差分析表明各处理间差异显著 ,每个因素的设计差异都显著。最佳组合是菌株T1 0 1 0 ,培养菌丝最适温度 3 0℃ ,pH值 6,高温培养 3d转入低温2 0℃培养 ,农药组合为代森锰。T1 0 1 0液体振荡培养 ,在正常的生长范围内氧气对生长量的影响不大     

东北主要旱地耕作土壤冻融环境分析

从气候环境方面讨论了东北地区主要旱地耕作土壤的冻融环境,通过分析年平均气温、1月气温、小于0℃日数、气温年较差、暖季升温表明,以上因素对黑土的冻融作用影响比较大,对黑钙土和白浆土的冻融作用影响次之,对棕壤土和褐土的冻融作用影响最小;年平均降水和秋季后期降水对棕壤土的冻融作用影响比较大,对黑土和白浆土的冻融作用影响次之,对黑钙土和褐土的冻融作用影响相对较小;草甸土分布极为广泛,各项指标都随纬度变化而不同,草甸土遭受的冻融作用也随纬度变化而不同。     

储藏条件对糙米理化特性影响的研究

储藏条件是影响糙米储藏品质变化的关键因素，研究了糙米在5℃、20℃、30℃及自然室温下，分别以真空加脱氧剂、真空、CO₂气体封入、自然空气封入、纸袋包装五种包装(气体)条件下，储藏6个月，糙米及其精米和米饭的有关理化学特性变化情况。结果表明，30℃储藏区米饭品质劣化严重， 储藏中糙米过干燥也可能影响米饭品质，真空与脱氧剂并用、真空、CO₂气体封入、空气封入四种包装条件对糙米储藏品质的影响差异不明显，该研究结果对稻米的储藏有一定的参考价值。     

多时相归一化植被指数NDVI的时空特征提取与作物长势模型设计

目前国内外对作物长势遥感监测研究主要集中在发展具体指标及其定量化,忽略了作物长势的时空特征。作物长势是一个时空变化的过程,同一时相的作物长势在空间地域上和同一空间地域的作物在不同时相上存在差异。因此,时空特征的提取是进行大尺度作物长势监测的基础。该文讨论多时相归一化植被指数NDVI时空特征提取并反映为相关的特征参数,并讨论了作物长势监测模型的建立     

水稻秸秆和玉米秸秆在好气和厌氧条件下的腐解规律

采用室内模拟培养的方法,研究了水稻秸秆和玉米秸秆在好气和厌氧条件下的腐解规律。结果表明:在0~3个月的培养时间内,水稻秸秆和玉米秸秆腐解较快,腐解率达55%以上。在好气培养条件下,水稻秸秆和玉米秸秆质量减少50%所需要的时间(t_(1/2))分别为59.2 d和52.9 d,而在厌氧培养条件下的t_(1/2)分别为72.6 d和79.9 d。水稻秸秆和玉米秸秆在好气培养条件下的碳释放速率常数k(0.61~0.6月~(-1))高于其在厌氧培养条件下的碳释放速率常数k(0.55~0.57月~(-1))。水稻秸秆和玉米秸秆在好气培养条件下的氮释放速率常数k(0.25~2.36月~(-1))也高于其在厌氧培养条件下的氮释放速率常数k(0.16~2.32月~(-1))。水稻秸秆和玉米秸秆中纤维素、半纤维素和木质素含量在好气培养条件下的减少速率高于其在厌氧培养条件下的减少速率。综上所述,好气培养条件有利于作物秸秆降解和营养物质的释放。     

下沉式日光温室土质墙体热特性的试验与分析

为探明下沉式日光温室土质后墙温度分布及变化规律,进而正确评价其保温性能,2009年12月-2011年6月在河南省荥阳市对下沉式日光温室的土质墙体的热特性进行了2a的连续监测,并对结果进行系统分析。结果表明:墙面温度受室内、外气温和太阳辐射的共同影响,具有与气温相同的日变化和季节变化规律;墙面温度影响墙内各深度层次的温度分布,沿墙的厚度方向由室内表面向室外表面温度递减;墙内存在热稳定层,其位置及厚度随季节而变化,厚度与墙体厚度正相关;1～3月份,热稳定层位于墙体厚度的中心位置,2m厚的墙体处没有热稳定层,3m厚的墙体处热稳定层厚30cm,4m厚的墙体处热稳定层厚70cm;4、5月份,其位置外移至距外表面100cm处,厚度也比1～3月份增加10～20cm;综合温室造价、墙体保温性及土地利用率等各方面因素,建议在河南地区下沉式日光温室土质后墙建造参数为顶宽2.5m,底厚(后墙与室外地面连接处)4.0m,后墙高度(距室外地面)不宜大于2.5m。该研究为该型温室的建造和发展提供一定的参考。     

农作物长势的定义与遥感监测

监测作物生长过程的状况与趋势,即长势监测是农业遥感更为重要的任务。其目的是：１）为田间管理提供及时的信息;２）早期估计产量。该文以冬小麦为例,根据实地调查与北方数省的资料,用作物的个体与群体特征定义作物长势,讨论了遥感监测的可能性,提出了基于植被指数与植被表面温度的长势遥感监测的评估模型与诊断模型的概念与算法。