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正十六烷引燃甲烷预混合气可视化实验研究

哈尔滨工程大学学报 2024年第2期45卷 284-290页

作者：崔泽川张晓磊银硕郁晓健田江平隆武强大连理工大学内燃机研究所辽宁大连116024

为探究环境温度、甲烷预混时间以及引燃燃料喷射压力对正十六烷引燃甲烷预混合气着火及火焰传播特性的影响,本文利用高速摄影技术及阴影拍摄方法,基于定容光学测试系统进行了可视化实验。研究结果表明:提高环境温度,引燃燃料滞燃期缩短... 详细信息

为探究环境温度、甲烷预混时间以及引燃燃料喷射压力对正十六烷引燃甲烷预混合气着火及火焰传播特性的影响,本文利用高速摄影技术及阴影拍摄方法,基于定容光学测试系统进行了可视化实验。研究结果表明:提高环境温度,引燃燃料滞燃期缩短,火焰发展速率增加并出现主燃区外预混合气局部着火;预混时间较短时,燃烧产生的碳烟较多,火焰发展速率随混合时间的增加而减小,当预混时间较长时,火焰发展速率趋于稳定;提高引燃燃料喷射压力,引燃燃料喷雾贯穿距离增大,滞燃期缩短,起始着火点位置发生变化,火焰发展速率增加。

关键词：双燃料甲烷引燃喷射预混燃烧燃烧特性阴影法可视化定容弹

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基于小波去噪和卷积神经网络的发动机爆震识别

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航空动力学报 2024年第7期39卷 151-160页

作者：胡春明刘铮刘娜宋玺娟杜春媛天津大学内燃机研究所天津300072 天津大学机械工程学院天津300072

在活塞式航空煤油发动机上进行爆震试验研究,首先使用小波去噪对发动机缸压信号进行噪声提取,然后对0°~45°曲轴转角内的噪声信号进行快速傅里叶变换将一维时域噪声信号展开成二维时频域特征图,最后将特征图输入到训练好的卷积神经网络... 详细信息

在活塞式航空煤油发动机上进行爆震试验研究,首先使用小波去噪对发动机缸压信号进行噪声提取,然后对0°~45°曲轴转角内的噪声信号进行快速傅里叶变换将一维时域噪声信号展开成二维时频域特征图,最后将特征图输入到训练好的卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)中进行爆震识别.验证结果表明:轻微和严重爆震都会在10°~30°曲轴转角内产生幅值较大噪声信号,与无爆震循环的时频域特征图有明显区别;在爆震特征提取上小波去噪要优于带通滤波,在爆震特征识别上CNN方法要优于支持向量机(support vector machine,SVM)方法;小波去噪和CNN结合的爆震识别方法对发动机4种不同运行工况的爆震识别准确率都能达到91%以上;小波去噪结合CNN方法对爆震循环的查准率为83.16%,查全率高达98.79%,能够准确地识别出发动机的爆震循环.

关键词：爆震识别活塞式航空煤油发动机小波分析小波去噪深度学习卷积神经网络

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椭圆转子发动机缸内流场及燃烧过程分析

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1187-1196页

作者：么大锁裴毅强秦静王膺博张岩王振彪付雪青天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 天津仁爱学院机械工程学院天津301636 天津大学内燃机研究所天津300072 中国北方发动机研究所柴油机增压技术重点实验室天津300400

对以汽油为燃料的椭圆转子发动机换气及燃烧过程进行了研究,明确了缸内流场变化及火焰传播过程,分析了不同当量比混合气下燃烧及污染物生成特性。研究结果表明,椭圆转子发动机进气过程中,燃烧室两侧形成了较大涡团;进气末期时,在球形燃... 详细信息

对以汽油为燃料的椭圆转子发动机换气及燃烧过程进行了研究,明确了缸内流场变化及火焰传播过程,分析了不同当量比混合气下燃烧及污染物生成特性。研究结果表明,椭圆转子发动机进气过程中,燃烧室两侧形成了较大涡团;进气末期时,在球形燃烧室和缸内分别形成两个涡团;燃烧末期,顶点密封位置附近存在未燃区域;排气阶段,气口重叠期内的进气扫气加速了排气过程;随着当量比的增加,缸内压力和温度升高更快,峰值更大,当量比为1.1时,压力、温度均达到最大值;随着当量比的增加,缸内温度升高,造成CO和NO_(x)生成量显著增加;但是当量比过大会造成不完全燃烧,CO生成量显著增高,反而使得缸内压力和温度降低,造成NO_(x)生成量减少。

关键词：椭圆转子发动机 CFD 当量比燃烧排放

铁基分子筛SCR反应组分沿催化剂轴向分布的数值模拟

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内燃机学报 2024年第3期42卷 245-252页

作者：吕志华苏庆运佟德辉张学敏李宁李凌志潍柴动力股份有限公司内燃机与动力系统全国重点实验室山东潍坊261061 大连理工大学内燃机研究所辽宁大连116024 潍柴动力空气净化科技有限公司山东潍坊261061

建立铁基分子筛催化剂NH_(3)-SCR催化反应动力学模型,用来预测催化剂的NO_(x)还原性能和研究SCR反应组分的轴向分布,该模型包括NH_(3)吸附与脱附、NH_(3)氧化、NO氧化、NO_(x)还原及N_(2)O生成反应.结果表明:模型能较好地预测SCR反应中... 详细信息

建立铁基分子筛催化剂NH_(3)-SCR催化反应动力学模型,用来预测催化剂的NO_(x)还原性能和研究SCR反应组分的轴向分布,该模型包括NH_(3)吸附与脱附、NH_(3)氧化、NO氧化、NO_(x)还原及N_(2)O生成反应.结果表明:模型能较好地预测SCR反应中各组分浓度在催化剂轴向空间的变化规律;Fe基分子筛催化剂对物质的量n(NO_(2))/n(NO_(x))较为敏感,最佳n(NO_(2))/n(NO_(x))为0.5;受NH_(3)抑制效应影响,当温度低于300℃时SCR反应活性较低,但是当温度高于400℃时SCR反应活性较好.此外,发现Fe基分子筛催化剂SCR反应主要集中在催化剂的入口段和中间段,300℃、空速为60000 h^(-1)时在催化剂的前半段内可实现高达90%的NO_(x)转化率,催化剂出口段的利用率较低.最后,对模型的瞬态性能进行了考察,发现随着温度升高Fe基分子筛催化剂的瞬态响应可以得到改善.

关键词：柴油机分子筛催化剂选择性催化还原轴向分布数值模拟

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端基对固态电解质离子传输和传热性能的影响

工程热物理学报 2024年第5期45卷 1464-1469页

作者：王家歧樊林浩李伟卓焦魁杜青天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300350

本文研究了不同端基聚合物下聚环氧乙烷(PEO)和双(三氟甲磺酰亚胺)锂盐(LiTFSI)固体聚合物电解质的离子扩散系数和热导率,并对其结构性质进行了分析,以研究离子输运和热传导机理。结果表明,以端甲氧基聚环氧乙烷为基体电解质具有较好的... 详细信息

本文研究了不同端基聚合物下聚环氧乙烷(PEO)和双(三氟甲磺酰亚胺)锂盐(LiTFSI)固体聚合物电解质的离子扩散系数和热导率,并对其结构性质进行了分析,以研究离子输运和热传导机理。结果表明,以端甲氧基聚环氧乙烷为基体电解质具有较好的离子传输性能,因为更多的自由锂离子能够传输。然而,其导热性质更差,因为声子谱转移到更高的频率,这表明高频声子散射的增强导致热导率降低。这些结论对PEO-LiTFSI电解质设计有着很好的指导意义。

关键词：固体聚合物电解质分子动力学离子传输热导率

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发动机预混压燃研究现状

内燃机与配件 2024年第6期 143-145页

作者：李明顺张保红天津内燃机研究所天津300072

预混压燃作为一种新型的燃烧方式,可以有效的降低内燃机的有害排放物。系统地介绍了喷油策略、废气再循环率和燃料特性这三个方面对预混压燃的影响。合理的控制喷油策略、优化其与燃烧室的匹配,是降低预混压燃排放物的关键,并且可以有... 详细信息

预混压燃作为一种新型的燃烧方式,可以有效的降低内燃机的有害排放物。系统地介绍了喷油策略、废气再循环率和燃料特性这三个方面对预混压燃的影响。合理的控制喷油策略、优化其与燃烧室的匹配,是降低预混压燃排放物的关键,并且可以有效的提高预混压燃的负荷范围。在不同负荷下,优化废气再循环率,是降低氮氧化物与碳烟折中排放的关键。低馏出温度和低十六烷值的燃料更适合于预混压燃。采用新型燃料实现预混压燃将是以后研究的重点。

关键词：预混压燃喷油策略废气再循环率燃料特性

不同海拔下甲醇替代率和主喷正时对RCCI发动机性能的影响

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农业工程学报 2024年第5期40卷 71-81页

作者：黄粉莲佘超杰万明定杨仕臣雷基林申立忠昆明理工大学云南省内燃机重点实验室昆明650500

为探究不同海拔条件下甲醇/柴油反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition, RCCI)发动机的运行特性,该研究基于甲醇/柴油双燃料发动机试验台架,试验研究1 800 r/min、100%负荷和3 200 r/min、100%负荷下不同甲醇替... 详细信息

为探究不同海拔条件下甲醇/柴油反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition, RCCI)发动机的运行特性,该研究基于甲醇/柴油双燃料发动机试验台架,试验研究1 800 r/min、100%负荷和3 200 r/min、100%负荷下不同甲醇替代率、柴油喷射正时对发动机燃烧与排放性能的影响规律。结果表明:不同海拔条件下随着甲醇替代率的增加,缸压和瞬时放热率峰值逐渐升高,燃烧始点和燃烧中心前移,当量有效燃油消耗率(equivalent brake specific fuel consumption, ESFC)降低,有效热效率升高,NO_x和碳烟排放大幅降低,THC(total hydrocarbons)和CO排放增加。1 800 r/min、100%负荷工况下,甲醇替代率由0增至20%,0、1 000、2 000 m海拔下最大缸压平均增加1.72 MPa,瞬时放热率峰值平均升高25.08 J/(°),ESFC平均降低4.67%,有效热效率平均升高4.90%,NO_x和碳烟排放分别平均降低16.63%和50%,THC和CO排放量分别平均增加142.03、388.18 mg/kg。3 200 r/min下甲醇替代率由0增至7%,不同海拔高度下ESFC平均降低1.76%,有效热效率平均升高1.79%,NO_x和碳烟排放量分别平均降低8.17%和20.70%。海拔高度由0升至2 000 m,1 800 r/min、20%甲醇替代率与3 200 r/min、7%甲醇替代率下,瞬时放热率峰值分别降低4.80和8.08 J/(°),燃烧中心分别推迟1.44°和1.43°,有效热效率分别降低0.82%和0.68%,ESFC分别升高2.10%和1.99%,NO_(x)排放量分别减少10.61%和7.35%,碳烟排放分别增加26.54%和32.12%,THC排放分别升高29.88%和15.45%,CO排放量分别增加22.42%和18.15%。固定甲醇替代率后,随着柴油主喷正时提前,不同海拔条件下缸压和放热率峰值逐渐升高,燃烧中心向上止点靠近,ESFC逐渐降低,有效热效率升高,碳烟排放减少,NO_(x)、THC和CO排放增加。1 800 r/min、15%甲醇替代率下,主喷正时从-1.5°提前至-7.5°,不同海拔高度下ESFC平均降低8.27%,有效热效率平均升高9.08%,碳烟排放平均减少90.94%。为提升高海拔条件下甲醇/柴油RCCI发动机的热效率和燃油经济性,可以适当增大柴油主喷正时。研究结果可为不同海拔环境下甲醇/柴油RCCI发动机燃烧与污染物排放控制优化提供参考。

关键词：甲醇柴油机反应活性控制压燃主喷正时海拔

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基于强化层次模糊熵的柴油机故障诊断方法

振动．测试与诊断 2024年第4期44卷 814-820,834页

作者：宋业栋马光伟朱小龙张俊红内燃机可靠性国家重点实验室潍坊261061 潍柴动力股份有限公司潍坊261061 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

针对多尺度模糊熵(multi-scale fuzzy entropy,简称MFE)算法中多尺度化过程采用滑动均值滤波器导致原始信号高频信息丢失的问题,提出强化层次模糊熵方法(enhanced hierarchical fuzzy entropy,简称EHFE),用于表征原始信号中富含的高低... 详细信息

针对多尺度模糊熵(multi-scale fuzzy entropy,简称MFE)算法中多尺度化过程采用滑动均值滤波器导致原始信号高频信息丢失的问题,提出强化层次模糊熵方法(enhanced hierarchical fuzzy entropy,简称EHFE),用于表征原始信号中富含的高低频故障模式信息。结合萤火虫算法优化支持向量机(firefly algorithm optimized support vector machine,简称FAOSVM),提出一种基于EHFE和FAOSVM的柴油机故障诊断方法。柴油机试验数据对比分析表明:相比于现有方法,所提出方法能够充分表征柴油机故障信号富含的模式信息,并且能够有效识别柴油机正时齿轮故障,识别精度达到99.6%,在极小样本下也能达到较好的识别精度。

关键词：强化层次模糊熵柴油机正时齿轮故障诊断萤火虫算法优化支持向量机

基于权重自适应更新径向基函数神经网络的水下游动机械臂镇定控制

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电子测量与仪器学报 2024年第4期38卷 1-8页

作者：孙非曹宇赫崔特任超天津大学内燃机研究所天津300072 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

水下游动机械臂(underwater swimming manipulator,USM)是一种由水下蛇形机器人和矢量推进器组成的新型水下机器人。USM系统具有高度非线性、强耦合以及不确定性等特点,其动力学模型难以精确建立。因此,实现USM的高精度镇定控制存在挑... 详细信息

水下游动机械臂(underwater swimming manipulator,USM)是一种由水下蛇形机器人和矢量推进器组成的新型水下机器人。USM系统具有高度非线性、强耦合以及不确定性等特点,其动力学模型难以精确建立。因此,实现USM的高精度镇定控制存在挑战。针对这一问题,本文基于反馈线性化和自适应径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN),设计了一种动力学控制方案以实现USM的镇定控制。首先,介绍了USM平台结构,基于Lagrange方程给出了USM的动力学模型,并推导了USM的矢量推力系统模型。然后,设计了基于反馈线性化和RBFNN的动力学控制器,并通过反步法自适应更新RBFNN的权重。其中,权重自适应更新RBFNN用于实时估计系统未建模部分、参数误差以及外部扰动,从而对动力学控制器进行补偿。此外,为了将动力学控制器提供的广义力和力矩转换成各个执行器的控制输入,给出了推力分配策略。最后,进行了湖泊实验,分别对USM的I构型和C构型镇定控制,文章所提出的控制方案在两种构型下的稳态误差均小于0.08 m和10°,验证了所提出的USM六自由度镇定控制器的有效性。

关键词：水下游动机械臂动力学建模反馈线性化径向基函数神经网络

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