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应用CFD评价和改进柴油机进气道

应用CFD评价和改进柴油机进气道

作者：韩义勇广西大学

学位级别：硕士

进气道结构直接影响内燃机缸内充量的大小和涡流的强弱,直接关系到混合气形成、燃烧、排放以及整机性能。传统气道研发采用经验设计和稳流试验相结合的方法,研制周期长,且难以得到理想方案。采用三维数值模拟研究进气道,不仅可以获得综... 详细信息

进气道结构直接影响内燃机缸内充量的大小和涡流的强弱,直接关系到混合气形成、燃烧、排放以及整机性能。传统气道研发采用经验设计和稳流试验相结合的方法,研制周期长,且难以得到理想方案。采用三维数值模拟研究进气道,不仅可以获得综合评价参数,而且可以得到气道内部流场的微观信息,为气道优化设计和改进提供重要依据。本文综述了柴油机进气道的开发研究;选定了进气道流动的数学模型和数值方法;采用逆向工程的方法建立了YCF3200柴油机螺旋进气道三维几何模型,利用气道稳流试验台的试验结果作边界条件,在AVL FIRE软件中进行了三维CFD数值模拟;首次给出了气道CFD数值模拟中判定计算结束的原则;按试验所得的Ricardo和FEV评价参数验证了计算结果,两者趋势吻合良好,验证了应用CFD评价气道的可行性;给出了气道详尽的流场信息,提出了气道改进建议;依气道改进建议修磨了缸盖,并进行了稳流试验,试验结果与预期的目标吻合良好,验证了应用CFD改进气道的正确性。本文首次将流场分析结果直接应用于指导气道修磨,达到见效快、降低开发成本的良好效果。

关键词：螺旋进气道计算流体力学稳流试验流量系数涡流比数值模拟试验验证

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结合多种方法进行六缸柴油机噪声源识别研究

内燃机工程 2008年第2期29卷 66-70页

作者：任武超罗浩锋潘虹韩义勇卫海桥广西玉柴机器股份有限公司技术中心玉林537005 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室

针对六缸柴油机进行了噪声源识别和降噪研究工作。通过单缸熄火法进行燃烧噪声和机械噪声的分离,以及表面振动法和声学照相法,结合振动和噪声信号的频谱分析法,对发动机表面辐射噪声进行了识别;针对表面噪声辐射的主要噪声源采取了屏蔽... 详细信息

针对六缸柴油机进行了噪声源识别和降噪研究工作。通过单缸熄火法进行燃烧噪声和机械噪声的分离,以及表面振动法和声学照相法,结合振动和噪声信号的频谱分析法,对发动机表面辐射噪声进行了识别;针对表面噪声辐射的主要噪声源采取了屏蔽措施。研究结果表明:六缸柴油机的主要噪声源为机械噪声,通过对齿轮室罩盖、气缸盖罩盖、充电电机外壳和喷油泵等薄壁件采取屏蔽措施,或者进行结构优化,能有效降低整机噪声。

关键词：内燃机柴油机噪声源识别降噪

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汽油压燃发动机的爆震特性试验

内燃机学报 2021年第1期39卷 18-25页

作者：韩义勇华剑雄王利民高强周磊卫海桥天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 广西玉柴机器股份有限公司广西玉林537005

汽油压燃(GCI)发动机由于具有高热效率和低污染物排放的特性而受到广泛的研究,但在发动机中、高负荷下,GCI发动机往往存在较高的压力升高率和压力震荡.采用统计研究、燃烧分析和小波变换等方法针对GCI压力震荡现象进行了系统的分析,并... 详细信息

汽油压燃(GCI)发动机由于具有高热效率和低污染物排放的特性而受到广泛的研究,但在发动机中、高负荷下,GCI发动机往往存在较高的压力升高率和压力震荡.采用统计研究、燃烧分析和小波变换等方法针对GCI压力震荡现象进行了系统的分析,并与点燃式(SI)发动机压力震荡的特征和产生原因进行了对比.结果表明:GCI燃烧产生的压力震荡强度随喷油时刻提前而增强,但在爆震增强的过程中相对标准差(RSD)基本保持一致,即爆震的宏观分布并未发生变化.相反地,SI爆震发生时RSD值出现突增,爆震宏观分布发生变化.此外,GCI与SI的压力震荡模式也不同,GCI压力震荡频率更低,并且只出现了两阶的震荡频率,并以一阶震荡为主;而SI压力震荡可观察到四阶震荡频率,并以一、二阶震荡为主.此外,采用两次喷射后发现适当的预喷量有利于提高GCI发动机的性能和燃烧稳定性,但预喷量较大会造成不可控的爆震现象,对发动机造成破坏.

关键词：汽油压燃爆震燃烧爆震频率燃油分布

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柴油喷雾火焰低温燃烧大涡模拟研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2020年第4期53卷 349-357页

作者：王利民韩义勇刘宗宽赵万辉周磊卫海桥天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 玉柴股份有限公司玉林537005

柴油喷雾燃烧是个复杂的物理化学过程,尤其是低温条件下湍流燃烧仍有许多未知的现象.本文基于大涡模拟方法开展了不同环境温度下正十二烷喷雾火焰燃烧过程的模拟研究.首先,通过与喷雾燃烧基础数据库Engine Combustion Network(ECN)网站... 详细信息

柴油喷雾燃烧是个复杂的物理化学过程,尤其是低温条件下湍流燃烧仍有许多未知的现象.本文基于大涡模拟方法开展了不同环境温度下正十二烷喷雾火焰燃烧过程的模拟研究.首先,通过与喷雾燃烧基础数据库Engine Combustion Network(ECN)网站上试验数据对比,包括喷雾发展过程、着火延迟期和火焰浮升长度试验值,发现LES-LEM模型能够捕捉喷雾发展过程和燃烧过程,并且与试验数据非常接近.其次,本文深入分析了喷雾火焰中的低温燃烧过程,研究发现,提高初始温度,第1阶段着火延迟期和总的着火延迟期均缩短,而第2阶段着火延迟期变长,同时提高初始环境温度,出现放热率峰值的混合气浓度增加.酮类过氧化物和甲醛可以表征喷雾火焰中的多阶段着火过程,在着火延迟期附近,随着初始温度升高,酮类过氧化物(OC12H23OOH)质量分数峰值逐渐远离当量比混合物分数(Zst)向浓混合气方向发展.最后,本文探究了初始温度对整体燃烧放热过程和主要组分,包括碳烟标识物C2H2生成的影响.研究发现900 K条件下C2H2累积质量高于低温条件下的累积质量,这主要是由于900 K条件下着火延迟期和火焰浮升长度缩短,卷吸进来的空气质量减少,燃油与空气混合变差,产生了有利于C2H2形成更广泛的浓混合气区域.

关键词：喷雾燃烧大涡模拟低温燃烧碳烟

基于喷油策略和阿特金森循环的汽油压燃发动机高负荷性能优化研究

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内燃机工程 2020年第4期41卷 54-62页

作者：韩义勇华剑雄王利民高强周磊卫海桥天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 广西玉柴机器股份有限公司玉林537005

基于单缸机开展了多次喷射和阿特金森循环对汽油压燃(gasoline compression ignition,GCI)发动机性能影响的试验研究,试验分别研究了单次喷射、两次喷射及两次喷射结合阿特金森循环对GCI中高负荷性能的影响。结果表明,单次喷射中喷油压... 详细信息

基于单缸机开展了多次喷射和阿特金森循环对汽油压燃(gasoline compression ignition,GCI)发动机性能影响的试验研究,试验分别研究了单次喷射、两次喷射及两次喷射结合阿特金森循环对GCI中高负荷性能的影响。结果表明,单次喷射中喷油压力、喷油时刻和喷油量对GCI燃烧有显著的影响,提高喷射压力可提高发动机的平均指示压力,降低循环波动,但喷油压力过高会导致燃烧对喷油时刻变化异常敏感,使燃烧难以正常进行;喷油量增加可提高发动机的平均指示压力,但过高的喷油量会导致不完全燃烧的燃油量增加,热效率下降。在两次喷射中,主喷时刻对燃烧起着决定性的影响。主喷时刻提前,发动机动力性有所提升,但压升率也随之增加;主喷时刻推迟,发动机动力性相应降低,同时循环波动增加。增加预喷量有利于发动机性能的提升,但预喷量过大会导致燃烧可控性降低。阿特金森循环能明显提升GCI热效率,其主要原因是减少了压缩行程的压缩负功,同时燃烧并未恶化,膨胀做功并未降低。

关键词：汽油压燃多次喷射阿特金森循环喷油时刻喷油压力

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快速压缩机液压制动活塞回弹现象的优化

中国机械工程 2019年第16期30卷 1911-1915页

作者：韩义勇商艺宝廖升友罗浩锋陈炜烽潘家营卫海桥天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 广西玉柴机器股份有限公司玉林537005

为解决当前快速压缩机采用气压驱动、液压制动方式时普遍存在的活塞回弹问题,对一台快速压缩机的高压驱动系统和液压缓冲系统进行了结构优化设计。研究结果表明:通过增加排气口数量来减小高压驱动活塞阻力、强化驱动汽缸活塞被驱动侧的... 详细信息

为解决当前快速压缩机采用气压驱动、液压制动方式时普遍存在的活塞回弹问题,对一台快速压缩机的高压驱动系统和液压缓冲系统进行了结构优化设计。研究结果表明:通过增加排气口数量来减小高压驱动活塞阻力、强化驱动汽缸活塞被驱动侧的放气过程,可以一定程度上缓解活塞反弹现象;同时,液压缓冲系统中被驱动侧液压油压力的迅速建立和释放是影响制动活塞反弹问题的关键,通过协同优化液压制动活塞结构和出油孔泄油量,提高液压制动活塞对实验条件的适应性,可从根本上解决快速压缩机液压制动活塞的回弹问题。

关键词：快速压缩机液压制动活塞回弹高压驱动系统液压缓冲系统

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天然气-汽油双燃料发动机燃烧特性试验研究

内燃机工程 2018年第5期39卷 38-44页

作者：王利民韩义勇王志刚李楠潘家营卫海桥天津大学机械工程学院天津300072 广西玉柴机器股份有限公司玉林537005

为了探究天然气-汽油双燃料燃烧模式在现代发动机上的适用性及潜在优势,基于一台增压直喷发动机结合进气道喷射天然气和缸内喷射汽油,开展了不同负荷、过量空气系数和天然气替代率下天然气-汽油双燃料燃烧特性试验研究。结果表明,低负... 详细信息

为了探究天然气-汽油双燃料燃烧模式在现代发动机上的适用性及潜在优势,基于一台增压直喷发动机结合进气道喷射天然气和缸内喷射汽油,开展了不同负荷、过量空气系数和天然气替代率下天然气-汽油双燃料燃烧特性试验研究。结果表明,低负荷固定转矩工况下,随着天然气质量流量增加,发动机最高燃烧压力提高,燃烧相位提前,循环变动降低,且在稀燃条件下尤为明显。中等负荷固定转矩工况下的燃烧特性变化规律与低负荷工况相似,而在高天然气替代率、稀燃条件下有效热效率随天然气质量流量增加明显提高。高负荷节气门全开工况下,尽管发动机最大转矩有所下降,但爆震起点和强度得到有效抑制,燃烧相位也明显改善,因此可以通过增压来弥补发动机功率不足的问题。

关键词：天然气汽油稀燃循环变动有效热效率爆震

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我国校企合作对培养高校人才的必要性

中国现代教育装备 2011年第23期 143-144页

作者：韩义勇张修海广西玉柴机器股份有限公司广西玉林537005 广西大学有色金属材料及其加工新技术教育部重点实验室广西南宁530004

目前,我国高等教育进入快速发展阶段,每年的高校毕业生有很多找不到合适的工作,甚至失业,而企业又出现人才短缺现象。众所周知,高校人才的培养是为社会经济发展服务,高校培养的人才能否满足社会的需要,特别是企业的需求是决定高校人才... 详细信息

目前,我国高等教育进入快速发展阶段,每年的高校毕业生有很多找不到合适的工作,甚至失业,而企业又出现人才短缺现象。众所周知,高校人才的培养是为社会经济发展服务,高校培养的人才能否满足社会的需要,特别是企业的需求是决定高校人才培养成败的检验标准之一。因此,校企合作是提高我国高校人才培养质量的必要措施。

关键词：校企合作人才培养高校企业

钼添加量对Ni-8Al高温合金高温抗氧化性能的影响

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机械工程材料 2019年第7期43卷 14-19页

作者：韩义勇刘质彬闫海居张修海天津大学机械工程学院天津300072 广西玉柴机器股份有限公司玉林537005 广西大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室南宁530004

采用粉末冶金技术制备了Ni-8Al-xMo(x=0,5,10,15,质量分数/%)高温合金,在1000℃恒温氧化100h后,观察了氧化膜的表面和截面形貌,分析了其物相组成,研究了合金的高温抗氧化性能。结果表明:添加钼的试验合金高温抗氧化性能比未添加钼的更好... 详细信息

采用粉末冶金技术制备了Ni-8Al-xMo(x=0,5,10,15,质量分数/%)高温合金,在1000℃恒温氧化100h后,观察了氧化膜的表面和截面形貌,分析了其物相组成,研究了合金的高温抗氧化性能。结果表明:添加钼的试验合金高温抗氧化性能比未添加钼的更好;试验合金表面的氧化产物均主要为Al2O3和NiO,并有少量的NiAl2O4和NiMoO4;当钼质量分数达到10%后,试验合金表面的氧化膜出现不同程度的剥落现象;当钼质量分数为5%时,试验合金的高温抗氧化性能最好。

关键词： Ni-8Al高温合金钼抗氧化性能粉末冶金