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不同喷射策略低温预混合燃烧模式排放试验

内燃机学报 2019年第1期37卷 1-8页

作者：刘贝成晓北刘嘉璐浦涵卢宏广龚志伟华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 东风商用车公司技术中心湖北武汉430056

基于一台4缸增压柴油机,研究了不同喷射参数分别在单次喷射预混合燃烧(PPC)和预喷模式PPC下对发动机排放生成的影响,其中重点关注了颗粒物的排放特性.结果表明:单次喷射形成早期喷射PPC后可以显著降低颗粒物的数量、质量以及几何平均直... 详细信息

基于一台4缸增压柴油机,研究了不同喷射参数分别在单次喷射预混合燃烧(PPC)和预喷模式PPC下对发动机排放生成的影响,其中重点关注了颗粒物的排放特性.结果表明:单次喷射形成早期喷射PPC后可以显著降低颗粒物的数量、质量以及几何平均直径(GMD),但是当喷射正时过于提前,颗粒物数量又会上升到与常规模式相当.总体上,预喷可以显著地降低碳烟排放,但是当预喷正时提前到某一特定值时,如果继续提前预喷角,颗粒物质量、数量以及GMD将基本不变.提高预喷燃油比例,形成更高比例的预混合燃烧,颗粒物数量和质量可以同时下降,颗粒物GMD先增加后降低.单次喷射早喷PPC模式下NOx排放较高,相比之下采用预喷的方式却可以在降低碳烟排放的同时很好地控制NOx排放.早喷PPC模式下由于压缩阶段负功增加导致燃油消耗率急剧升高,而预喷模式下燃油消耗率随预喷正时的提前以及预喷燃油比的增加略有升高.

关键词：柴油机预混合燃烧喷射策略颗粒粒径分布

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激光点火在天然气发动机中的应用

车用发动机 2007年第1期 5-8页

作者：汪源利成晓北华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

介绍了天然气发动机激光点火的基本工作原理、基本过程、不同的引燃点火方式以及影响激光点火的3个特性参数(气体不均一指数、水的吸光度、火焰发射);对激光点火系统与传统的火花塞点火系统在天然气发动机燃烧和排放性能方面进行了燃烧... 详细信息

介绍了天然气发动机激光点火的基本工作原理、基本过程、不同的引燃点火方式以及影响激光点火的3个特性参数(气体不均一指数、水的吸光度、火焰发射);对激光点火系统与传统的火花塞点火系统在天然气发动机燃烧和排放性能方面进行了燃烧持续期、失火极限、敲缸极限、NOx排放等参数的比较;总结了激光点火的优缺点及其在天然气发动机中的应用前景。

关键词：天然气发动机激光点火燃烧排放控制

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掺混乙醇和水对柴油喷雾燃烧特性的影响

内燃机学报 2018年第1期36卷 27-36页

作者：王兆文伍尚李磊张新华唐劼成晓北华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 中船动力研究院有限公司上海200120 上海热气机工程技术研究中心上海201203

采用预燃式定容燃烧弹系统,可视化研究了掺混乙醇和水对柴油冷态喷雾、蒸发喷雾及燃烧等特征的影响规律.结果表明:掺混乙醇和水会使混合燃油黏度增大,从而使乙醇柴油和掺水乳化柴油冷态喷雾的扩展能力明显低于纯柴油;乙醇和水在高温下... 详细信息

采用预燃式定容燃烧弹系统,可视化研究了掺混乙醇和水对柴油冷态喷雾、蒸发喷雾及燃烧等特征的影响规律.结果表明:掺混乙醇和水会使混合燃油黏度增大,从而使乙醇柴油和掺水乳化柴油冷态喷雾的扩展能力明显低于纯柴油;乙醇和水在高温下的微爆或汽化,不仅能增强混合柴油喷雾的扩展能力,同时也可以促进液滴的分裂,强化油、气的混合;在喷雾燃烧中,3种燃油的滞燃期为纯柴油<乙醇柴油<掺水乳化柴油,这表明乙醇和水的掺入均会抑制柴油的着火,延长滞燃期;乙醇的加入能提高柴油的燃烧效率和燃烧温度并使碳烟的氧化速率增大;水分的加入则可降低燃烧温度和碳烟的生成,加上水煤气反应能促进碳烟的消亡,从而使乙醇柴油和掺水乳化柴油的碳烟排放均比纯柴油小;在上游低温区,掺水乳化柴油的燃烧速度最小,纯柴油最大,在下游高温区则相反,掺水乳化柴油的燃烧速度最大,纯柴油最小,这表明随着环境温度的增高,水分微爆和蒸发对喷雾和燃烧的促进作用越来越显著.

关键词：乙醇柴油掺水乳化柴油冷态喷雾蒸发喷雾燃烧

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

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二级充量分层策略对低温燃烧过程的调控规律

燃烧科学与技术 2021年第2期27卷 208-215页

作者：龙腾渊杨灿徐浩成王纪方成晓北华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074 重庆红江机械有限责任公司重庆402160

从发动机低温燃烧模式的燃烧过程难以控制的问题出发,对分层低温燃烧充量状态的合理组织,提出了充量状态二级分层的概念,将缸内充量分为高活性局部充量和低活性均质充量,通过对这二级充量的控制,达到对整个低温燃烧过程的控制.通过实验... 详细信息

从发动机低温燃烧模式的燃烧过程难以控制的问题出发,对分层低温燃烧充量状态的合理组织,提出了充量状态二级分层的概念,将缸内充量分为高活性局部充量和低活性均质充量,通过对这二级充量的控制,达到对整个低温燃烧过程的控制.通过实验,以高活性局部充量的喷油正时和低活性均质充量的活性为变量,研究了该二级分层的控制效果,实现了高活性局部充量着火后,低活性均质充量被引燃用以控制后续燃烧过程的两阶段放热模式,有效控制了整体燃烧过程.

关键词：发动机低温燃烧二级分层两阶段放热

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柴油机喷油器喷孔空泡雾化的研究

内燃机工程 2002年第2期23卷 60-64页

作者：成晓北黄荣华王志屈盛官朱梅林华中科技大学武汉430074

作者对柴油机喷孔空泡雾化的特性进行了研究,分析了喷孔内空泡产生的机理,并建立了计算模型。该模型考虑了喷射压力、喷孔几何结构、燃烧室条件、孔内流动损失与空穴因素,为喷雾的多维模拟提供了准确的初始条件。三维数值模拟计算结果表... 详细信息

作者对柴油机喷孔空泡雾化的特性进行了研究,分析了喷孔内空泡产生的机理,并建立了计算模型。该模型考虑了喷射压力、喷孔几何结构、燃烧室条件、孔内流动损失与空穴因素,为喷雾的多维模拟提供了准确的初始条件。三维数值模拟计算结果表明,空泡雾化促进了喷孔出口液核的分裂,加剧了喷束的二次雾化,以考虑空泡雾化模型为计算初始条件,其在喷射速度、液滴尺寸(SMD)和贯穿距的计算结果更符合实际喷雾测量。

关键词：数值模拟喷油雾化喷孔流动模型柴油机喷油器喷孔空泡雾化

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内燃机配气机构气门振动解析方法研究

内燃机学报 2021年第2期39卷 176-185页

作者：王兆文覃国宇郭凯常伟杰汪鑫成晓北华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 中国船舶重工集团公司第七一一研究所上海201108

对比经验模态分解(EMD)方法、短时傅里叶变换(STFT)和连续小波变换(CWT)方法对内燃机配气机构气门振动解析,结果表明:EMD方法解析过程简单,具有较高的自适应性,但不能解决频率混叠问题;STFT方法因为时间分辨率和频率分辨率相互制约,存... 详细信息

对比经验模态分解(EMD)方法、短时傅里叶变换(STFT)和连续小波变换(CWT)方法对内燃机配气机构气门振动解析,结果表明:EMD方法解析过程简单,具有较高的自适应性,但不能解决频率混叠问题;STFT方法因为时间分辨率和频率分辨率相互制约,存在解析精度低的缺点;CWT方法虽然计算量大,解析过程复杂,但是解析精度最高.通过CWT方法,原始气门加速度信号可以分解为凸轮加速度、燃烧振动、气门摇臂碰撞振动、凸轮振动、气流振动、气门落座振动和相邻气门振动等振动信号,其中气门落座振动、气门摇臂碰撞振动是气门振动的最主要来源,应该重点优化.

关键词：内燃机配气机构气门振动经验模态分解短时傅里叶变换连续小波变换

多点同步采样测量柴油喷雾火焰中的碳烟形貌分布

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燃烧科学与技术 2018年第1期24卷 67-74页

作者：颜方沁成晓北邱亮黄荣华黄胜华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074

在定容燃烧弹内模拟内燃机喷雾燃烧工作条件,设计了定容燃烧弹内多点同步碳烟采样台架,对高压和低压两种环境下的喷雾火焰中生成的碳烟颗粒进行全场多点采样,利用高分辨透射电镜(HRTEM)对碳烟样本进行观测和图像处理、统计及分析.结合... 详细信息

在定容燃烧弹内模拟内燃机喷雾燃烧工作条件,设计了定容燃烧弹内多点同步碳烟采样台架,对高压和低压两种环境下的喷雾火焰中生成的碳烟颗粒进行全场多点采样,利用高分辨透射电镜(HRTEM)对碳烟样本进行观测和图像处理、统计及分析.结合对喷雾火焰发展过程的分析,研究碳烟颗粒在整个喷雾火焰中的分布规律和主要影响因素.研究结果表明,火焰中碳烟颗粒主要以基本颗粒和小积聚颗粒的形式存在,平均粒径小于80,nm.积聚反应主要受到碳烟体积分数和环境温度的影响,碳烟的积聚化程度随着燃烧反应的进行不断增大.固体碳烟体积分数在喷雾火焰中心位置体积分数最高,在火焰外围体积分数相对较低.高压环境下碳烟体积分数远大于低压环境,且在喷雾火焰下游碳烟形貌的演变规律也不同于低压环境.碳烟的数量、质量、粒径与结构与喷雾火焰燃烧发展过程紧密相关.

关键词：碳烟定容燃烧弹喷雾火焰 TEM 微观形貌

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微波辅助点火对甲烷预混球形火焰的影响

内燃机学报 2020年第3期38卷 226-233页

作者：张新华王兆文黄胜吴慧珉金兵成晓北华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室湖北武汉430071

基于微波等离子体辅助点火可视化试验台架和分离影响因素的研究思路,试验了不同脉冲频率和峰值功率下微波辅助火花塞的放电特性,以及当量比为0.6~1.0、环境压力为0.1~0.7 MPa下的甲烷-空气预混球形火焰的着火及传播特性.干放电试验结果... 详细信息

基于微波等离子体辅助点火可视化试验台架和分离影响因素的研究思路,试验了不同脉冲频率和峰值功率下微波辅助火花塞的放电特性,以及当量比为0.6~1.0、环境压力为0.1~0.7 MPa下的甲烷-空气预混球形火焰的着火及传播特性.干放电试验结果表明:微波脉冲频率为1 kHz时,由于第一个微波脉冲正处于放电电子密度高峰时刻,微波对火花塞放电核心膨胀的加速作用最明显,随着微波脉冲频率的增大,微波强化放电的效果减弱;随微波源的峰值功率增大,微波脉冲对放电的强化作用愈发明显.点火试验结果表明:频率为1 kHz、峰值功率为1 kW微波脉冲的馈入,使当量比为0.6、环境压力为0.1 MPa下的早期火核生长速度提升了60%,随着当量比的增加,微波对火焰发展的增强幅度减小;随着环境压力的增加,微波对点火的增强作用减弱.总之,微波对火焰发展的增强作用主要是对初始火核发展的促进;在火焰后期,燃料燃烧的热能远大于微波能量,导致微波的馈入对后期燃烧过程没有明显影响.

关键词：微波等离子体点火稀薄燃烧球形火焰