车用甲醇燃料发动机整机性能研究

以仿真计算、理论分析为主,基于样机参数构建汽油机仿真模型,并通过改变燃料、压缩比和负荷控制方式将原模型改进为高压缩比甲醇发动机模型。在经济工况(2 000 r/min,60%负荷)计算分析了甲醇和汽油2种燃料发动机运行特性的差异。结果表明:甲醇发动机通过进气晚关角调节负荷,可提高进气压力、减少泵气损失;较好抗爆性使其能匹配更高的几何压缩比,而高压缩比甲醇发动机使燃烧放热速率更快,输出转矩和有效热效率均优于汽油机。通过优化匹配这些重要因素,为进一步优化甲醇发动机的工作性能和推动甲醇燃料作为汽油的替代燃料提供理论参考。     

微型航改燃机燃料特性影响的研究

以某型100KW微型燃气轮机回流环形燃烧室为研究对象,开展柴油替换航空煤油雾化及燃烧特性研究,通过激光粒度仪及工业相机对空气雾化主喷嘴航空煤油雾化特性进行试验,修正拟合适用于文丘里式喷嘴雾化SMD的工程预测经验公式,并通过经验公式预测柴油雾化性能针对不同工况下两种燃料(航空煤油与柴油)采用CFD软件进行数值模拟,分析慢车工况及额定工况下不同燃料对燃烧室燃烧性能的影响.研究结果表明,在不同工况下燃用两种不同燃料对空气流量分配差别较小,额定工况下两种燃料对雾化性能影响较低,燃烧性能差异较小;在慢车工况时,两种燃料对雾化性能影响较大,柴油液滴雾化距离平均高于同工况航空煤油约20μm左右,雾化性能下降明显,同时导致其燃烧区域出现明显后移,燃烧效率较同工况航空煤油下降0.78%,出口温度分布系数较同工况航空煤油升高0.056.     

侧倾工况下的非充气轮胎接地特性研究

利用ABAQUS建立了非充气轮胎有限元模型,充分考虑其橡胶材料的非线性、大挠度变形,并对模型精度进行了验证。研究了不同侧倾角、不同载荷下的轮胎负荷特性和接地特性变化规律。结果表明:非充气轮胎在侧倾工况下存在胎面磨损不均匀、胎肩区域应力集中的现象,随着侧倾角度的增大,最大接地应力增大,但垂向刚度减小。在大侧倾角工况下,胎面中心应力呈现不规律变化。研究结果可为非充气轮胎性能分析和结构设计优化提供参考。     

压缩比对天然气发动机性能特性影响的试验研究

利用台架试验在某六缸增压中冷、火花点火天然气发动机1 400 r/min和2 000r/min两种转速下、部分负荷和全负荷上开展了压缩比为11.6、13和14的性能、油耗、燃烧和排放等特性研究。研究结果表明:随着压缩比的提高,发动机的燃油消耗率降低,热效率升高。随着压缩比的提高,发动机燃烧稳定性在1 400 r/min和2 000 r/min的中高负荷相对低负荷时更加稳定。压缩比为13时发动机的燃烧滞燃期最短,着火性能较好。发动机燃烧速燃期随着压缩比的增加而增加,尤其在中低负荷时变化较明显。排放方面,氮氧化物(NOx)的排放随着压缩比的增加而增加,且在中大负荷下增加幅度较大,碳氢(HC)的排放在压缩比为13时最低,一氧化碳的排放随着压缩比的增加先升高后降低,而二氧化碳的排放特性和一氧化碳的趋势相反,氧气的排放特性整体上和一氧化碳的排放趋势一致。从发动机燃烧、燃油消耗和排放等综合指标和特性上,发动机在压缩比为13时,整体特性最好。     

引燃柴油预喷策略对甲醇/柴油缸内双直喷性能及排放的影响研究

将甲醇与柴油共同作为具有缸内双直喷系统的压燃式发动机燃料,改变引燃柴油预喷策略下的主喷定时,在RCCI燃烧模式下,探究发动机的燃烧和排放特性。研究结果表明:缸内压力的峰值由于引燃柴油主喷时刻的逐渐推迟而推迟,当推迟至压缩行程上止点之后时,可以明显地观察到活塞压缩所形成的缸内压力峰值,与此同时,燃料燃烧所形成的压力峰值逐渐降低并低于活塞压缩所形成的缸内压力峰值;预喷策略下引燃柴油的主喷时刻在3.5°CA BTDC时的排放情况最佳,同时缸内的燃烧情况也较好,是因为在主喷时刻不断推迟这一条件的影响下,HC、SOOT和CO排放量均逐渐增多,但NO_x的排放量随之减少,可以适当将主喷时刻推迟,但当主喷时刻设置上止点之后,导致缸内的燃烧情况变差,污染物排放量逐渐升高。     

锂电池单体起火燃烧过程仿真模拟

电动汽车火灾事故频发使车用锂电池安全问题受到广泛关注。为研究车用锂电池起火燃烧特性,建立一种基于火灾动力学理论的锂电池单体起火燃烧数值模型,并借助FDS进行模型计算和仿真。以某款车用锂电池单体为研究对象,对该单体在热失控时的起火燃烧过程进行仿真,并进行该单体的热失控实验。与实验结果对比发现,模型准确地模拟出单体燃烧时冒烟、起火、剧烈燃烧、熄灭的火情演变过程,仿真温度曲线揭示了电池热失控时燃烧速度快、火焰强度大、热量爆发集中的特点,验证了模型的可靠性。分析仿真得到的CO_2释放速率、CO释放速率、热释放速率和总释放热量等参数随时间的变化曲线,研究结果表明:有效抑制单体热失控及其燃烧蔓延对提高电池包安全性有重要意义。     

乘用车动力传动系瞬态工况扭振分析与改进

考虑离合器扭转减振器非线性刚度、齿轮啮合时变刚度和齿轮侧隙,建立了乘用车传动系3挡集中参数扭振模型。用用LMS virtual.lab和Simulink联合仿真模拟乘用车反复点踩油门-松油门的瞬态工况,飞轮、输入轴瞬态转速变化的仿真与实验曲线对比验证了模型的有效性。仿真分析发现:小刚度的离合器扭转减振器可以有效改善传动系的瞬态性能。模型中换用双质量飞轮,仿真结果表明:在反复点踩油门-松油门的瞬态工况下,飞轮和输入轴转速波动幅值分别减小了14和38 r/min,输入轴瞬时转速中的冲击变化量几乎完全消除。     

基于AEKF在线辨识的电池SOC估计

根据电池在某型混合动力无人机中的应用需求,针对锂离子电池的荷电状态估计进行研究,采用在线参数辨识的方法,实时修正模型辨识参数,结合自适应扩展卡尔曼滤波算法(AEKF)迭代判断算法中误差均值与方差,对基于二阶戴维宁等效电路模型的SOC结果进行有效判断。通过开展电池的恒流放电以及变化电流脉冲试验,利用实验数据与仿真结果对比分析SOC估计算法的正确性和精确度。结果表明:在线参数辨识的AEKF与EKF相比,AEKF的SOC估计结果与实际值更接近,在恒流工况下误差保持在0.5%以内,在变化电流工况下仍可以保持在0.8%以内,精确度得到了极大提升,具有较强的抗干扰性。     

CO2泡沫压裂裂缝三维延伸及温度场的数值模拟

针对深层油气田压裂施工的实际情况，考虑CO2泡沫压裂液变物性的影响，建立了新的拟三维模型和热力学模型，计算了陕西长庆上古油田某油井的现场压裂施工工况，计算结果表明，所建模型能较准确地预测压裂液在裂缝中的延伸与温度特性的变化，对相关油井的压裂工艺实施、参数选择及效果评估具有一定的借鉴价值。     

基于智能算法的HEV用阿特金森发动机油路及动力系统平均值模型实时辨识方法研究

混合动力电动汽车(HEV)用阿特金森循环发动机具有高压缩比和大进气行程,有别于常规发动机,特别适合于HEV对发动机工况的要求。以某款4缸16气门发动机为研究对象,分析了其油路和动力输出平均值模型。对发动机36个结构参数进行了测量,并采集了不同工况下270组发动机的127个运行参数,首先进行了小波滤波,其次通过构造超定超越方程组,利用最小二乘法及遗传算法进行求解,然后运用粒子群算法进行寻优计算,最终辨识出了该发动机油路及动力输出子系统平均值模型的28个待辨识参数。所提出的模型辨识方法和辨识结果可进一步应用于HEV用发动机及整车系统的实时控制,以解决发动机在使用过程中因老化及性能变化导致整车控制策略不能实时调整,使得HEV节能减排效果恶化的难题。     

浓度场测量系统在喷油雾化角测量中的应用

喷油雾化角影响油气混合、缸内燃烧和发动机排放性能．借助浓度场测量和数字图像处理系统对喷油雾化角测量进行了研究；介绍了测量系统的基本原理及系统的组成，并通过该测量系统对某种电控喷油器燃油喷雾角情况进行了实际测试，验证了该测量系统的实用性。     

一种桨扇的气动设计和数值仿真研究

在NASA的SR-3桨扇构型基础上,生成了一种8叶桨扇模型。通过准定常数值仿真,得到了不同工况下该桨扇的总体气动性能变化规律及其流场特征,并研究了设计工况下,桨扇叶片数对桨扇总体性能及叶片气动性能的影响。结果表明:该桨扇模型具有较高的推进效率,可为进一步的工程应用提供参考。     

不同品质柴油喷雾燃烧特性试验与仿真分析

针对不同品质的柴油燃烧时具有不同的喷雾形态、火焰浮起长度以及碳烟排放的现象,用煤油作为对比柴油,搭建定容燃烧弹试验设备,开发了喷雾燃烧特性试验用图像处理软件,进行不同初始条件下的火焰浮起长度试验对比。试验结果表明:柴油和煤油火焰浮起长度都随着喷油压力的提高而增长,随着燃烧弹内的初始压力和温度的升高而减小;在较低的环境温度和压力下,煤油火焰浮起长度值相对于柴油较大,且煤油浮起长度在环境温度和压力条件下的变化要比柴油敏感。同时利用Auto CAD及STAR-CD等软件,建立定容燃烧弹内燃油喷雾燃烧仿真模型,对试验工况进行仿真计算,并与试验数据进行对比研究。结果表明:数值仿真结果与试验结果基本一致,且主喷射段内的最大误差不超过5%,从而验证了在定容燃烧弹内建立的喷雾燃烧仿真模型的准确性。此外,从燃料的分子结构及碳原子数层面来分析,该模型可以预测不同含碳量柴油的火焰浮起长度值。     

热水型吸收式制冷机的稳态模拟

建立了预测热水型溴化锂吸收式制冷机组性能的稳态仿真模型,机组包括吸收器、发生器、冷凝器、蒸发器和溶液换热器.仿真模型基于部件的质量守恒和能量守恒,采用了集总参数方法.每一状态节点的热力系数和状态参数,根据已知部件面积、冷热流体流量及进口或出口温度、吸收器的再循环率进行计算.根据仿真模型,编写了机组变工况稳态运行模拟程序,得到了不同参数条件下的COP变化曲线.     

SMSC负荷状态检测方法研究

对短消息服务中心的负荷状态检测方法作了探讨。在研究系统负荷状态与内部资源关系的基础上,给出了负荷状态检测参数、检测模型及基于多参数数据融合的检测方法,并通过实验测试结果对其有效性进行了分析。研究表明,系统的负荷状态可以通过对多种内部资源消耗量的检测进行评价,多参数冗余信息融合后可以提高结果的可靠性和置信度。     

基于尾缘模型的多翼离心风机优化设计

为提升数值模拟预测离心风机性能结果的准确性，课题组考虑了进入离心风机气体的密度变化，对标准κ-ε湍流模型进行修正，使其平均计算误差降低到7%以内。针对小型多翼离心风机叶片出口速度分布特征，借助改进后的数值计算模型，对传统尾迹相似模型进行简化处理，采用周向距离及速度参数等无量纲因子对叶片速度尾迹分布进行曲线拟合，并结合拟合曲线形状实现多翼离心风机叶片尾缘结构的改型设计。研究结果表明：改型后风机叶片尾缘尾迹脱落面积缩小，同时由于蜗壳内旋涡强度及其影响区域减小，风机性能得到提升，其中小流量工况点及设计工况附近静压值提升约36 Pa，最高全压效率提高约2.8%。     

基于模糊分类变系数的铅锌烧结过程综合透气性状态预测

针对铅锌烧结过程的强非线性、时变等特点,运用智能集成建模的思想,提出一种模糊分类变系数透气性状态预测方法。首先深入机理分析和工况参数相关性分析研究,采用神经网络方法建立工艺参数和时间序列透气性预测模型;然后借助于模糊组合器实现两个子模型的有机组合,设计了模糊分类变系数综合透气性集成预测模型结构,其中加权系数由工况波动程度确定。运行结果表明:提出的集成模型具有较高的预测精度和较强的自学习能力,并且在工况波动严重的情况下,仍然具有好的预测效果,该模型具有一定的灵敏度和鲁棒性。     

预负荷系数对三油叶固定瓦滑动轴承性能影响的数值研究

根据有限长三油叶固定瓦滑动轴承的结构特点,通过编程对二维R eyno lds方程离散化数值求解,研究了滑动轴承预负荷系数这一关键结构参数对三油叶固定瓦滑动轴承的承载能力、偏位角、油膜刚度、油膜阻尼等性能参数的影响,得出了承载能力、偏位角、油膜刚度、油膜阻尼随预负荷系数变化而变化的一系列规律性的结论,表明预负荷系数对三油叶固定瓦滑动轴承的性能有重要影响。     

集成最大均值差异正则约束的迁移子空间软测量

针对流程工业中湿式球磨机工况变化后,数据分布差异导致的原测量模型失准问题,引入集成最大均值差异、正则约束的迁移子空间(the transfer subspace with integrated maximum mean discrepancy and regular constraint MRTS)软测量建模方法。该方法首先在源领域和目标领域上训练2个耦合投影矩阵,将源域和目标域映射到2个低维子空间中,然后,集成最大方差、最大均值差异及正则项,通过优化求解得到这2个特征耦合的变化矩阵,最后在源领域所构建的子空间中建立回归模型。实验室磨机负荷参数的预测结果表明,该方法优于传统软测量建模方法,能够有效提高模型的预测精度,对实际流程工业具有一定的指导意义。     

冰箱性能评价系统的设计

为了检测冰箱运行时的温度和耗电量等参数,设计了一套冰箱性能评价系统。针对该系统,搭建了评价冰箱性能的硬件平台,包括环境试验室和冰箱测试系统,并开发了基于Delphi7.0的评价软件。该系统解决了冰箱测试时环境工况难以控制的问题,实现了冰箱测试的全自动化运行。实验结果表明,该系统能够实现试验工况的精确控制与稳定运行,测试结果准确合理。