涡流比对NO_x与Soot排放影响的数值模拟

影响直喷式柴油机缸内燃烧过程和排放特性的因素可归纳为3个方面,即进气系统参数、喷油系统参数以及燃烧系统参数。基于某企业开发的6缸直喷式柴油机,以AVL公司的FIRE v8.5为平台,以进气系统参数具有代表性的物理参数涡流比为对象,研究了它对直喷式柴油机排放性能的影响规律。在涡流比从1.0增加到2.6的过程中,随着涡流比的增大,喷雾重叠加剧,并向燃烧室挤流区域集中,燃烧室凹坑内空气利用率变差,不利于柴油机的扩散燃烧,Soot排放增大;在涡流比增大的同时,降低了整个燃烧室的平均温度,使NOx的生成量降低。     

燃烧室形状对柴油机燃烧及排放影响的研究

为研究燃烧室几何形状对柴油机缸内燃烧过程及排放水平的影响,运用Fire软件对三种不同几何形状的燃烧室内的燃烧过程进行了三维数值模拟计算.计算结果表明,燃烧室的形状会影响缸内的速度场和混合气的形成,从而影响混合气的燃烧和NO、碳烟等排放物的生成,计算结果为柴油机的改进和优化提供了依据.     

柴油机燃烧室的类别与特点

柴油机结构简单，工作可靠，热效率高，作业成本低，因而已为越来越多的大型汽车所采用。近年来，不少进口轿车或客货两用车也开始装用柴油机。     

燃烧室和喷油器结构对重型柴油机性能与排放的影响

在一台两级增压共轨重型柴油机上,重点研究燃烧室与喷油器结构参数、废气再循环(EGR)参数等因素对燃烧过程、性能和排放特性的影响。数值模拟结果表明,相比原机燃烧室（CR17.5）,CR16.8和CR16.2的缸内混合气湍动能增大,油气混合更为均匀。试验结果表明,相比CR17.5和CR16.2,CR16.8能有效提高燃烧反应速率、缩短燃烧持续期而降低有效燃油消耗率（BSFC）,CR16.2因压缩比降低过大,BSFC最高。综合数值模拟与试验结果发现,大负荷等EGR率时,CR17.5的NOx和碳烟（soot）生成量最高,但最终的碳烟排放量低于CR16.2。CR16.8缸内湍动能最高,NOx 与碳烟之间的折衷关系明显改善。喷油器优化匹配试验结果表明,相比原机直孔喷油器,带倒锥度喷孔且孔径减小的喷油器S4和S5能显著降低碳烟,明显改善NOx与碳烟之间的折衷关系。     

燃烧室结构对天然气发动机燃烧过程的影响

为了研究燃烧室结构对天然气发动机燃烧过程的影响,模拟了浅盆形和涡流室式燃烧室结构的天然气发动机的进气、压缩及燃烧过程。给出了2种不同结构燃烧室的燃烧持续期、燃烧过程中缸内气流运动、火焰前锋面位置等,并对2种燃烧室进行了试验对比。模拟计算及试验结果表明,通过涡流室喷孔的约束作用,可以改善已燃气体和未燃气体之间的传热传质模式,提高火焰传播速度。     

直喷式柴油机螺旋进气道与燃烧室结构的关系

直喷式柴油机燃烧系统3要素匹配时,首先应保证燃烧室和进气道的合理匹配。为此,利用几种不同性能参数的螺旋进气道和不同结构形状的燃烧室,研究和探讨二者之间的关系。其结果表明:不同结构形状的燃烧室需与不同特性的进气道匹配,且优先考虑进气道涡流与燃烧室的合理匹配;若利用进气道综合性能系数来评价气道综合性能,尚需进一步研究。     

影响直喷式柴油机挤流特征的几个因素

对3种不同结构燃烧室所对应的缸内流场进行了模拟研究，系统地分析了挤流的演变过程和柴油机转速、燃烧室结构、进气涡流对其特征的影响。在上止点前或后较大的曲轴转角范围内流场相似，逆挤流叠加于由气体惯性作用保持的环涡之上并集中于燃烧室边缘，燃烧室内速度和湍流度随柴油机转速和燃烧室缩口度同向变化。进气涡流是湍流生成的主要因素并使流场复杂化，随涡流和挤流相对强弱的变化，燃烧室内形成的环涡的个数、转向和强度不同。     

小缸径直喷柴油机喷雾与燃烧三维数值模拟

应用CFD软件对一台小缸径增压中冷柴油机进行了喷雾燃烧数值模拟,得到了详细的喷雾发展形态、燃油浓度分布和燃烧过程温度场、有害排放物分布等重要信息,为燃烧室结构优化设计和与油嘴匹配奠定基础。计算结果表明,计算示功图与实测值吻合较好;喷油阶段,油束存在碰壁现象,燃烧室凹坑底部燃油浓度较高;随着活塞下行,锥台与凹坑连接处空气运动较弱,燃油浓度较高,同时NOx与Soot生成与混合气浓度、空气运动、温度有密切联系。     

多级喷射对柴油机燃烧与NO_x排放影响的数值模拟

基于KIVA-3V程序并应用引导喷射策略,对柴油机燃烧过程与NOx排放进行了数值模拟研究。研究结果表明:与传统的单级喷射相比,引导喷射可缩短主喷滞燃期,降低最高燃烧温度,从而降低NOx排放。若引导喷射提前角过小,则NOx排放降低较少;若引导喷射提前角过大,则NOx排放增加。在11°CA的引导喷射提前角、15%的引导喷射量和4°CA的主喷提前角下,NOx排放降低了约13%。     

燃烧室几何形状对柴油机燃烧过程影响的研究

为研究燃烧室几何形状对柴油机缸内混合气形成状况及燃烧质量的影响。应用CFD软件F ire对三种不同几何形状的燃烧室内的燃烧过程进行了数值模拟,并比较了燃烧室内速度场、燃油浓度场和温度场在不同曲轴转角时的分布情况。计算结果表明燃烧室几何形状会影响缸内的速度场和燃油分布,从而影响混合气的形成、燃烧的进行、温度场的分布和NO的生成。计算结果为柴油机的改进和优化提供了依据。     

压缩生物质颗粒旋流燃烧炉结构设计与数值模拟

针对目前生物质燃烧炉燃烧效果和设备成本的之间的矛盾,在压缩生物质颗粒燃烧炉的设计中引入旋流燃烧技术,设计了一种压缩生物质颗粒旋流燃烧炉,并采用Fluent软件对设计的压缩生物质颗粒旋流燃烧炉的性能进行了数值模拟。研究结果表明:设计的压缩生物质颗粒旋流燃烧炉的性能能够满足小型工业企业和家庭用户的需求,同时能够有效降低烟气中CO的含量,烟气中CO含量远远低于国家标准要求。研究结果对改进生物质燃烧炉结构、提高生物质燃烧炉性能等方面具有一定的意义。     

植物油料实际压缩比计算模型与数值模拟

基于双曲线型应力应变模型建立了植物油料实际压缩比理论计算模型,模拟计算出的菜籽、菜籽仁、花生、大豆、芝麻和亚麻籽的实际压缩比与实测值吻合,菜籽仁的实际压缩比比菜籽平均高20%。根据实际压缩比变化率及其斜率曲线,近似确定植物油料工程实际临界压榨压力为:菜籽、菜籽仁、花生、亚麻籽80MPa,芝麻100MPa,大豆60MPa。     

SCR系统NO_x催化还原反应模拟仿真研究

利用仿真软件AVL BOOST建立了针对选择性催化还原(SCR)反应过程的计算模型,对影响NO_x催化转化效率的因素进行了模拟仿真。通过小样试验测试了在不同温度、氨氮比、空速、热老化时间条件下NO_x转化效率,确定反应温度窗口宽度的变化情况。结果表明,试验与模拟的对比分析结果较为吻合,NO_x转化效率会随着温度升高而呈现先增高后降低的趋势;在合理控制氨泄漏的情况下,适当增加氨氮比可以提高NO_x转化效率;低温时,NO_x转化效率随着空速比的提高而减小;对催化剂进行快速热老化后,性能出现一定的衰减。反应温度窗口宽度介于240～500℃之间。     

涡流室柴油机燃烧过程模拟

利用FLUENT软件构建了描述S195型涡流室单缸柴油机燃烧过程的三维数学物理模型,并对气体在涡流室内的运动情况进行了数值模拟分析,获得了缸内气体的压力变化、温度变化以及碳烟排放的情况。实测结果表明,该模型能够比较准确地模拟涡流室柴油机的燃烧过程。     

基于CFD分析两种散热器数值仿真

建立了外形尺寸相同的管片式散热器和管带式散热器空气侧通道的稳态紊流数学模型.对两种不同类型散热器的阻力特性和表面传热特性进行CFD(计算流体力学)模拟,模拟结果与试验结果符合较好.对数值仿真结果进行分析对比,结果表明同尺寸下管带式散热器的空气侧阻力略大于管片式散热器,但其散热性能与原件相比得到了很大的提升.     

汽车车身结构点焊的数值模拟与试验

采用试验和有限元数值模拟的方法,对汽车车身低碳钢电阻点焊的过程进行了研究。利用电、热、力有限元法对电阻点焊的过程进行了模拟,得到了焊接电流、电极压力等工艺参数及焊件厚度对熔核尺寸的影响关系,从而确定了其与接头质量的关系。模型初步实现了热、电、力三者的耦合,得到的工艺参数对焊接接头质量影响的模拟结果与试验结果表明车身的试验模态模型以及计算模态模型能较好地吻合。     

楼顶温室数值模拟分析

对楼顶温室的环境进行CFD模拟, 分别考虑了开启不同风机个数、有无内遮阳等4个工况的温室环境.模型考虑了内遮阳和太阳辐射强度对环境的影响,模拟了4个工况的气流场.通过分析各个工况温室内速度分布情况,对楼顶温室提出了改进建议.     

混凝土坝接触面的数值模拟研究

针对混凝土坝的接触问题,建立了三维摩擦接触非线性动接触模型。根据接触面上的非线性特点,把力系分为外荷载和接触面上的接触力,通过假设接触状态,把接触力作为迭代变量,求解满足接触条件和动平衡条件的接触力。首先给出了接触面单元的应力计算公式,推导了非线性动力接触方程,详细说明求解的步骤和迭代的过程。通过例子验证该模型能够模拟混凝土坝接触面的张开、闭合和滑移,实例分析表明,采用该模型有稳定的收敛性和足够精度。     

CVT汽车PID速比控制策略仿真研究

对建立的无级变速传动系模型研究得到速比变化率对整车加速度影响的动态特性,并推得目标速比的理论模型,建立了基于PID的速比控制器,在此基础上建立了整车仿真模型。在不同运行工况下,仿真比较装有CVT的车辆在动力模式和经济模式下的速比变化和整车性能情况。仿真结果与原车型的实际状况具有良好的一致性,验证了文中的仿真模型和控制策略是可行和可靠的,具有参考价值。