内燃机工程

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100℃正十二烷单液滴撞击低温壁面的动态行为特性————作者：刘懿;梁娜;雷基林;邓晰文;杨华;杨旭东;

摘要：结合柴油燃料的实际组成与物性，选择正十二烷作为试验液体，对100℃液滴撞击低温壁面的动态行为特性进行了观测与分析。研究结果表明，区别于常温液滴低温壁面撞壁过程，高温液滴撞壁过程中液膜上表面会产生半透明的阴影结构并随着液膜铺展。随着壁面温度的降低及初速度的增大，该阴影结构颜色逐渐加深，结构逐渐扭曲呈波浪状。高温液滴撞壁铺展过程较常温液滴也发生了较大改变，现有的常温条件下的预测最大铺展因子β_...

甲醇–柴油双燃料高压直喷射流火焰相互作用的光学可视化研究————作者：张天浩;吴浩卿;吕兴才;

摘要：为了研究柴油喷射压力、甲醇替代率对甲醇–柴油双直喷火焰发展的火焰形状、反应区性质、反应中间产物分布等的影响，在定容燃烧弹上采用OH^*化学发光和火焰自发光高速同步成像技术对甲醇–柴油双直喷火焰进行可视化研究。研究结果表明：柴油喷射压力较低时雾化较差，部分油滴与甲醇碰撞后才充分燃烧。喷射压力较高时喷射脉宽变短，助燃效果变弱。甲醇替代率的选择需要平衡燃烧性能和尾气排放，其对双直喷射...

船用甲醇双燃料发动机燃烧与缸内热负荷试验————作者：刘利军;钱跃华;任雪美;刘博;

摘要：基于船用甲醇双燃料发动机开展甲醇进气道喷射缸内引燃技术的试验研究，重点对甲醇和柴油模式下的燃烧和缸内热负荷情况进行了比较和分析。通过试验结果发现，发动机75%负荷及以下甲醇模式的滞燃期变长，燃烧持续期变短，同时其涡轮前排气温度明显降低。同时通过缸盖和缸套温度场的测试结果分析发现甲醇模式的缸盖和缸套温度总体上明显降低，但在局部位置由于燃烧不均匀产生较大温度差异

喷油策略和缸内温度调控对大缸径氨柴发动机燃烧和排放的影响————作者：官维;吴杰;吴锋;王雷;娄华;何海斌;文涛;

摘要：为了提高氨柴双燃料发动机的燃烧效率和指示热效率，降低污染物排放，基于一台大缸径船用发动机，使用三维仿真软件CONVERGE，对不同氨能量替代比和发动机的不同柴油喷射正时及缸内初始温度下的燃烧和排放进行了对比分析。研究发现：随着氨能量替代比的逐渐增加，预混燃烧比例加大，发动机的指示热效率获得改善，碳排放显著降低。但过高的氨能量替代比使得燃烧完成度降低，燃烧效率下降，导致指示热效率降低。适当提前柴油喷...

柴油双直喷策略在高负荷工况下的燃烧与排放特性————作者：刘芮含;朱继贞;钱勇;吕兴才;

摘要：针对柴油机高负荷工况下单喷油器模式喷油持续期长、燃油雾化质量差而引起的热效率低和污染物排放高等问题，提出了柴油双直喷策略。通过试验对比研究了单、双喷油器模式在高负荷工况下的燃烧排放特性，并结合计算流体力学模拟方法对缸内燃烧与排放过程进行详细解析。结果表明：双喷油器模式呈现三阶段放热特征，其中第一阶段为副喷油器喷射引起的低温放热，而第二阶段为副喷油器喷射引起的高温放热，第三阶段则为主喷油器喷射引起的...

基于响应曲面方法的柴油机燃烧性能优化————作者：吴瑞婷;杨蝶飞;王鹏;杨学平;苏小斌;赵杰;

摘要：针对发动机性能的提升和尾气排放的优化要求，从台架测试数据入手，选取国六排放测试循环中稳态测试循环（world harmonized steady-state cycle, WHSC）工况中轨压、燃油喷射提前角、进气量、预喷油量、预喷油角度和涡轮进口压力共6个因子的数据组成中心复合设计因子试验设计。经回归分析建立响应与因子之间的响应曲面模型研究6个因子对油耗及排放的影响，通过模型获得油耗及排放值进行...

氢内燃机中预燃室氢射流点火的仿真————作者：蒋锟;郭冠伦;

摘要：利用CONVERGE软件，并基于SAGE燃烧模型，对缸内直喷氢内燃机中由主动射流引燃稀薄氢气的燃烧过程进行了数值模拟。基于文献中氢内燃机的试验数据，修正了由美国天然气研究所（Natural Gas Research Institute, GRI）提出的3.0版本甲烷燃烧机理氢气子机理中关键基元反应的反应速率。基于修正后的GRI3.0氢气子机理，比较了当量比为0.45的条件下，氢内燃机采用主动射流点...

基于响应面的甲醇喷射器动作响应参数优化设计————作者：范立云;王广泽;李美斯;礼博;董伟杰;李屿明;

摘要：为提高甲醇喷射器的响应特性，基于AMEsim液力仿真平台搭建了甲醇喷射器的一维仿真模型，通过对控制柱塞直径、针阀弹簧预紧力、喷孔直径和进回油节流孔等结构参数的单因素分析，探究了结构参数对喷射器响应特性的影响规律。采用响应面优化方法，通过试验设计对参数及其交互作用结果进行优化。结果表明：改变回油节流孔直径对喷射器开启响应的影响最为显著，改变进油节流孔直径对喷射器关闭响应的影响最为显著。在综合考虑了所...

氢内燃机产业化关键技术研究现状及展望————作者：帅石金;马骁;李雁飞;齐运亮;张晓卿;陈清楚;王志;徐宏明;

摘要：对国内外氢内燃机的发展历程进行了梳理，对氢气和其混合气的理化特性及氢气射流扩散、火焰传播等进行了详细分析，重点阐述了氢内燃机产业化关键技术如氢喷射、异常燃烧、NO_x排放、整机性能提升、润滑和安全等的研究现状。在全球碳中和及节能减排法规的驱动下，近年来氢内燃机的氢气喷射及混合气制备、早燃爆震、NO_x后处理、专用润滑油等关键技术取得了显著进展，在稀燃条件下氢...

不同配比生物燃油对船用发动机颗粒物排放特性的影响————作者：梁乐才;周宇;赵海康;彭俊杰;王健雁;安喜月;吴刚;

摘要：为研究掺混生物燃油和重油对船用发动机颗粒物排放特性的影响，在一台船用二冲程发动机上开展了负荷特性工况（E2）和推进特性工况（E3）的试验研究。试验选择B15生物燃油（将生物柴油和180船用低硫重油按15%∶85%质量比混合得到的燃料，依此类推）、B24生物燃油、B30生物燃油、B50生物燃油和180船用低硫重油五种燃料。通过粒径仪测量排气中颗粒物在不同粒径下的数量浓度，研究结果表明：与180低硫重...

船用柴油机热力过程实时预测模型————作者：王照秋;刘腾;李铁;黄帅;

摘要：针对船用发动机数字孪生模型的缸内狄塞尔循环过程高实时性计算需求，提出了一种变步长显式计算的单区实时快速预测模型。模型离散化计算点，根据精度及稳定度需求分配各阶段步长，显式化模型物理方程降低计算误差，以提升计算速度。模型简化包括：压缩膨胀模型基于多变过程，改进比热比计算方式；减少燃烧分区，简化燃烧为单步化学反应，优化燃烧计算点。模型验证基于某型320 mm缸径船用中速发动机开展。结果表明，标定的峰值...

二次喷氢对柴油引燃氢线性发动机特性的影响————作者：李晔;刘方方;张卫正;秦朝举;

摘要：为了探究喷射策略对缸内混合和燃烧的影响，采用迭代耦合的方法对传统发动机和线性发动机只喷一次氢和分二次喷氢及不同的喷射比对线性发动机的影响进行研究。研究表明：两种发动机分二次喷氢的压力和温度都比只喷一次要低，传统发动机分二次喷氢的压力和温度相比只喷一次氢时低了0.1 MPa和6.5 K，线性发动机分二次喷氢相比只喷一次氢低0.5 MPa和29.0 K。线性发动机的压力和温度比传统发动机低，只喷一次氢...

基于Al₂O₃纳米流体冷却液的质子交换膜燃料电池传热及输出性能评估————作者：雷基林;李杰;刘懿;戈志晖;杞卓玲;邓晰文;王东方;

摘要：构建了一个耦合冷却通道的三维多相非等温质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell, PEMFC）电化学模型，探讨Al₂O₃纳米流体对PEMFC传热及输出性能的影响。通过膜平均温度、膜平均水含量、膜均匀温度指数（index of uniform temperature,IUT）来评估传热性能，并通过净功率密度及...

旋涡式氢气循环泵性能及内部流动特性————作者：杜慧勇;邹立;伍培明;李民;李阳阳;范晨阳;

摘要：为了研究泵结构参数对性能的影响及内部流动特性，针对一款氢气循环泵在两种不同结构参数下进行了性能试验，并通过计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）软件对比了空气和氢气作为介质时的模拟结果，研究分析了泵内流场和温度分布。结果表明：HP-2型旋涡式氢气循环泵在较低转速下即可达到与HP-1型旋涡式氢气循环泵相同的升压和流量，但其耗功较高；空气介质和氢气介质的模拟...

38MnVS6Ti低合金钢活塞表面莱氏体形成机理及改善————作者：张亮亮;李民;刘亚辉;王鑫;杜慧勇;刘一村;

摘要：为探究38MnVS6Ti亚共析低合金钢活塞表面局部位置疑似生锈问题，对疑似生锈活塞进行了金相组织、显微硬度、表面形貌及能谱等综合检测分析，结果表明活塞局部生锈位置表层存在莱氏体组织。通过对钢活塞制造工艺及过程进行综合分析，发现原锻造工艺过程中模具表面喷洒的高碳脱模剂进入毛坯局部高温表面氧化皮熔化后的铁液中，形成高碳铁液，高碳铁液在毛坯锻造过程中发生共晶反应形成高温莱氏体组织，高温莱氏体在锻造毛坯控...

基于改进自抗扰控制的低速柴油机转速控制————作者：林异凤;王润芝;李学民;李文辉;马修真;

摘要：针对低速二冲程柴油机转速控制的特点，改进了现有的自抗扰控制（active disturbance rejection control, ADRC）策略，使之更适用于低速柴油机转速控制。在引入线性扩张状态观测器（linear extended state observer, LESO）对总扰动进行估计和补偿的前提下，为了减少柴油机固有转速波动对小误差时转速控制精度的影响，同时提高大误差时转速控制的快...

发动机曲轴系磁流变脂扭振减振器设计及控制————作者：欧阳青;胡红生;徐林平;田攀;何伟;

摘要：针对传统曲轴扭振减振器性能过于依赖参数匹配设计，对系统结构、工况等条件的变化缺乏自适应性，且难以实现多谐次、宽频域的减振控制问题，设计了一种基于磁流变阻尼可控特性的新型曲轴扭振减振器，并分析验证了减振器的变阻尼力学特性及曲轴自适应减振控制效果。基于曲轴系变阻尼扭振控制理论分析，并结合传统硅油扭振减振器的结构构型，设计了新型盘式的磁流变脂扭振减振器。利用搭建的扭振减振器力学测试平台，试验测试了不同振...

船用柴油机全浮式活塞销摩擦副型线优化设计————作者：孙稀玙;付艳;高礼宁;巫立民;张萌;崔毅;

摘要：为降低某型船用大功率柴油机全浮式活塞销摩擦副的磨损，提出了一种分段处曲率连续的多项式型线表达方法，对销孔型线进行了优化设计。首先根据热机耦合活塞销摩擦副整体接触模型，建立销–销孔接触区域子模型用于销孔型面优化，可将计算效率提高120倍。然后在该整体接触模型基础上设计高次曲线替代原锥形型线，采用子模型和Python驱动的型面自动设计方法优化了销孔型线，使销孔处最大应力降低12.7%。最后，建立活塞–...

喷射参数对甲醇进气道喷雾液滴粒径分布的影响————作者：庞斌;廉子凡;张洋洋;孙振宇;李卫;潘家营;

摘要：建立了甲醇进气道喷射三维数值模拟模型，开展了喷醇压力、喷孔直径、喷醇方向、来流速度等关键参数对甲醇喷雾粒径分布的影响研究。结果表明，随着喷醇压力的升高，甲醇喷雾粒径分布向液滴粒径减小的方向偏移，同时索特平均直径和特征直径DV10、DV50、DV90(DVX指喷雾液滴群中累计粒度分布百分数达X%时所对应的粒径)也降低。随着喷孔直径减小，甲醇喷雾液滴粒径索特平均直径和特征直径减小，液滴粒径跨度降低，产...

氨氢燃烧的NO_x化学动力学机理及生成特性————作者：张韦;陈帅;李泽宏;陈朝辉;周马益;马珍珠;

摘要：依托反应路径分析法研究NO_x（NO、NO₂、N₂O）的生成和消耗，并构建NO_x化学动力学机理。将NO_x机理与NH₃/H₂燃烧机理组合，利用元素标记法研究NH₃/H₂燃烧的燃料型N^*...

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