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基于功率诊断的微波辅助点火能量沉积研究

内燃机学报 2024年第3期42卷 279-287页

作者：王兆文许景星吴慧珉刘超辉成晓北华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

基于功率诊断方法,研究了不同微波参数(脉冲波形和馈入延迟时间)下对微波辅助点火的增强效果,精确测量了点火过程中与火核耦合的微波能量,并分析了能量耦合的内在机制.结果表明:入射的部分微波能量以产生等离子体的形式耦合到点火火核中... 详细信息

基于功率诊断方法,研究了不同微波参数(脉冲波形和馈入延迟时间)下对微波辅助点火的增强效果,精确测量了点火过程中与火核耦合的微波能量,并分析了能量耦合的内在机制.结果表明:入射的部分微波能量以产生等离子体的形式耦合到点火火核中,耦合能量随微波脉冲功率的增大而提高,随延迟时间的增大而减小,最高耦合能量达到6.16 mJ;火核的增强效果与耦合能量的变化趋势一致,表明耦合的微波能量是点火增强的内在原因;能量耦合效率(耦合能量/入射能量)一般随脉宽和延迟时间增大而减小,最高耦合效率达到7.23%;并发现了微波能量耦合过程中存在从较低的效率转变到较高的稳定耦合效率的现象,将后者定义为饱和耦合模式;脉冲持续时间内到达饱和耦合模式的转变过程越短,能量耦合效率越高;饱和耦合模式下的能量耦合效率不受微波参数的影响,但高功率短脉宽的脉冲波形和低延迟时间能够更快达到饱和耦合模式,明显提高点火增强效果.

关键词：微波辅助点火功率诊断增强指数能量沉积耦合模式转换

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环境温度对掺水乳化柴油蒸发的影响研究

工程热物理学报 2022年第8期43卷 2256-2266页

作者：王兆文曹俊辉袁波王宇洲成晓北华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074

本文采用挂滴法研究了掺水质量分数30%(W30)的乳化柴油单液滴在573 K、673 K、773 K和873 K下的蒸发特性。结果表明,随着环境温度升高,归一化平方直径先增加后减小,首次微爆时刻逐渐小于进入准稳态时刻,而微爆频率先减小后增加,其微爆... 详细信息

本文采用挂滴法研究了掺水质量分数30%(W30)的乳化柴油单液滴在573 K、673 K、773 K和873 K下的蒸发特性。结果表明,随着环境温度升高,归一化平方直径先增加后减小,首次微爆时刻逐渐小于进入准稳态时刻,而微爆频率先减小后增加,其微爆强度也先减小后增加,773 K是转捩点温度。本文还发现随着环境温度的升高,液滴气泡成核从单位点成核逐渐演变为多位点成核,并导致了大气泡形成过程从与强微爆过程重合过渡到与弱微爆过程重合,最终与强微爆和弱微爆过程分离。

关键词：掺水乳化柴油单液滴蒸发微爆气泡成核

掺混比例对航空煤油/柴油的着火和碳烟排放影响

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内燃机学报 2023年第2期41卷 113-122页

作者：王兆文向林郎兵李晓捷王纪方成晓北华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 重庆红江机械有限责任公司重庆402160

航空煤油/柴油掺混作为一种典型的宽馏程燃料,具有提升着火能力、改善低温冷起动并对柴油机结构可靠性影响较小等潜在性能.基于电加热定容燃烧弹,耦合纹影法、广域低通化学发光法和高频背光消光法等光学诊断方法,研究了不同航空煤油掺... 详细信息

航空煤油/柴油掺混作为一种典型的宽馏程燃料,具有提升着火能力、改善低温冷起动并对柴油机结构可靠性影响较小等潜在性能.基于电加热定容燃烧弹,耦合纹影法、广域低通化学发光法和高频背光消光法等光学诊断方法,研究了不同航空煤油掺混比例对航空煤油RP-3/柴油掺混燃油喷雾、着火和碳烟排放特性的影响.结果表明:在航空煤油中掺烧柴油,有利于提高掺混燃油的着火能力,但同时也会提高碳烟排放,产生明显的红外信号.随着柴油掺混比例的增加,冷态喷雾体积几乎没有变化,但在高温蒸发环境下,喷雾锥角及体积均略微下降.添加25%(体积分数)的柴油可明显缩短着火滞燃期,且碳烟面积和碳烟质量规律与纯煤油相近,随着柴油组分的进一步增加,碳烟面积和碳烟质量都相应明显增加.此外,掺混25%柴油的航空煤油掺混燃油,可大幅提高燃油的着火性能,且碳烟排放维持在较低水平;航空煤油中添加较少比例的柴油适合在航空发动机中使用,从而成为一种比纯航空煤油更有潜力的单一燃料.

关键词：掺混燃料航空煤油/柴油喷雾着火碳烟

壁面温度和撞壁距离对柴油喷雾燃烧特性的影响

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燃烧科学与技术 2023年第4期29卷 373-380页

作者：杨灿李庆旗龚涛成晓北王英达华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074 东风商用车技术中心武汉430074

根据撞壁距离L与自由喷雾液相贯穿距L_(liquid)之比,将喷雾撞壁模式分为严重湿壁、轻微湿壁、临界湿壁、未湿壁.通过高温高压定容弹试验和OpenFOAM仿真,研究了高、低壁温条件下,4种喷雾撞壁模式对着火特性、火焰发展特性以及燃油分布特... 详细信息

根据撞壁距离L与自由喷雾液相贯穿距L_(liquid)之比,将喷雾撞壁模式分为严重湿壁、轻微湿壁、临界湿壁、未湿壁.通过高温高压定容弹试验和OpenFOAM仿真,研究了高、低壁温条件下,4种喷雾撞壁模式对着火特性、火焰发展特性以及燃油分布特性的影响.结果表明:提高壁面温度可以促进喷雾着火及燃烧过程,且其促进作用随L/L_(liquid)增大而减小;高壁温条件下,一定程度的喷雾撞壁有利于油气混合和燃烧,低壁温条件下则相反.

关键词：壁面温度撞壁距离燃烧特性定容弹 OpenFOAM

大学生科研实践与创新能力培养——能源环境类第二课堂学生体验及成效分析

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高等工程教育研究 2023年第S1期 130-134页

作者：刘欢王晓墨成晓北王琳玲姚洪华中科技大学能源与动力工程学院华中科技大学环境科学与工程学院

完善大学生科研实践体系,有利于研究型大学落实“培养创新人才”的重要部署。考虑到学生在双向性教学中的主体地位,对华中科技大学能源环境专业已毕业及在读本科生进行了问卷调查,重点关注学生参与科技创新二课环节中的体验和感受,并追... 详细信息

完善大学生科研实践体系,有利于研究型大学落实“培养创新人才”的重要部署。考虑到学生在双向性教学中的主体地位,对华中科技大学能源环境专业已毕业及在读本科生进行了问卷调查,重点关注学生参与科技创新二课环节中的体验和感受,并追踪参与过程对后续研究生阶段学习及择业的影响。数据分析结果表明,本科生科创主要以兴趣为驱动,在初期会因基础知识薄弱普遍感到迷茫,但长期坚持易获得显性成果,有利于掌握科研技能以及提高自身综合能力。本科生科创工作的重点在于激发学生科研兴趣、传授实践方法、优化培养过程和评估体系。

关键词：大学生能源环境专业科研实践创新教育

科研反哺引领热能工程专业省级教学团队建设的改革与实践

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高等工程教育研究 2023年第S1期 28-32页

作者：陈刚方庆艳张成谭鹏王晓墨成晓北华中科技大学能源与动力工程学院

科研反哺教学,强化科研育人功能,是全面提高人才培养能力与培养质量的重要举措。热能工程是华中科技大学最早建设的专业方向之一,近年来,坚持以学生为中心,坚持课程思政价值引领,坚持高水平科研引领和反哺教学,打造了一支师资力量雄厚... 详细信息

科研反哺教学,强化科研育人功能,是全面提高人才培养能力与培养质量的重要举措。热能工程是华中科技大学最早建设的专业方向之一,近年来,坚持以学生为中心,坚持课程思政价值引领,坚持高水平科研引领和反哺教学,打造了一支师资力量雄厚、特色突出、保障有力的教学团队。依托高水平和多层次的科研平台,把科研创新资源转化为优质教学资源,加强对学生科创活动的指导,以高水平科创活动提高学生创新和实践能力。

关键词：科研反哺教学优质平台群教学团队青年教师

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微波特性对放电/点火核心形貌特征影响

内燃机学报 2022年第1期40卷 20-28页

作者：吴慧珉王兆文张新华刘超辉成晓北王志华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

基于微波辅助点火/放电试验台架,采用因素解耦的方法,探究了微波辅助放电/点火过程中,微波脉冲频率、峰值功率对放电/点火核心半径及形貌的影响规律及其内在机制.研究发现:在频率为1 kHz和功率为1 kW时微波辅助模式的放电/点火核心半径... 详细信息

基于微波辅助点火/放电试验台架,采用因素解耦的方法,探究了微波辅助放电/点火过程中,微波脉冲频率、峰值功率对放电/点火核心半径及形貌的影响规律及其内在机制.研究发现:在频率为1 kHz和功率为1 kW时微波辅助模式的放电/点火核心半径是火花点火模式的173.6%,同时微波馈入导致核心表面出现褶皱;中断效应的存在使不同脉冲频率下放电/点火核心对微波能量的吸收效率不同,脉冲频率为40 kHz时微波能量吸收效率基本饱和,40~80 kHz增强效果相差不到10%;峰值功率对点火核心半径的增强效果呈两段式增强,动力学增强比热增强的增强效果更显著.增大脉冲频率或增大峰值功率,放电/点火核心表面褶皱增多.探索了放电/点火核心表面出现褶皱的形成机制,表明馈入微波导致核心表面出现压力梯度和温度梯度,进而形成褶皱.放电/点火核心半径和形貌与微波参数紧密相关.

关键词：微波点火放电等离子体火焰褶皱

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正十四烷在柴油机条件下芳香烃的形成及演化

华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第9期39卷 112-116页

作者：鞠洪玲成晓北华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

以单缸直喷柴油机为研究背景,考虑了正十四烷(C14H30)燃料的详细化学反应机理,设计了化学成分的焓值计算程序,对缸内燃烧过程进行三维数值模拟计算,研究了诱发碳烟颗粒先导物生成的单环及多环芳香烃(PAHs)的形成,应用Belardini碳烟模型... 详细信息

以单缸直喷柴油机为研究背景,考虑了正十四烷(C14H30)燃料的详细化学反应机理,设计了化学成分的焓值计算程序,对缸内燃烧过程进行三维数值模拟计算,研究了诱发碳烟颗粒先导物生成的单环及多环芳香烃(PAHs)的形成,应用Belardini碳烟模型讨论了缸内碳烟颗粒的形成和演变过程,分析了PAHs对碳烟生成的影响.结果表明:缸内压力变化趋势的计算结果与实验模拟结果基本符合;芳香烃及PAHs的质量在急燃期急剧升高,而后迅速下降,并在燃烧后期达到一个稳定值;苯、苯乙炔、奈、菲的排放量较大,所采用的详细化学反应机理可以较好地反映复杂燃烧情况下多环芳香烃PAHs类中间物质、自由基等的生成机理.

关键词：柴油机碳烟多环芳香烃(PAHs) 化学反应机理正十四烷

“新工科”背景下能源动力专业实践教学基地改革与实践

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高等工程教育研究 2023年第S1期 53-56页

作者：叶晓明陈刚成晓北朱赤幸文婷王晓墨华中科技大学能源与动力工程学院华中科技大学本科生院

在新的发展形势下,国家提出了“新工科”建设这一宏伟目标。结合学院“双一流”建设,通过教学设备更新,教学内容完善,教学方法引入等开展了能源动力装置实践教学基地的改革,在实践教学中取得了初步的成效。本文研究工作对能源动力类专... 详细信息

在新的发展形势下,国家提出了“新工科”建设这一宏伟目标。结合学院“双一流”建设,通过教学设备更新,教学内容完善,教学方法引入等开展了能源动力装置实践教学基地的改革,在实践教学中取得了初步的成效。本文研究工作对能源动力类专业的“新工科”建设具有一定的参考意义。

关键词：能源动力人才培养创新能力实践教学