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船舶应用燃料电池系统的设计与试验

化工进展 2024年第5期43卷 2554-2567页

作者：张宝王鹏安勇攀吕平蒋建良新源动力股份有限公司辽宁大连116085

受到航海运输领域的新政策和严格的排放法规限制,船舶应用燃料电池受到越来越多的关注与重视,尤其是具有高效率、低噪声、模块化的质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统。本文介绍了由新源动力股份有限公司开发的船用PEMFC系统,以隔离防护和... 详细信息

受到航海运输领域的新政策和严格的排放法规限制,船舶应用燃料电池受到越来越多的关注与重视,尤其是具有高效率、低噪声、模块化的质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统。本文介绍了由新源动力股份有限公司开发的船用PEMFC系统,以隔离防护和泄露探测为基准要求,该PEMFC系统配置了多个安全参数检测装置,对于BOP部件选型采用了针对性的方案,通过水热管理优化及标定,系统额定效率和峰值效率分别为45%和62%。为了证明PEMFC系统满足功能完善及安全可靠的要求,采用设计试验的方法研究并制定了性能评价试验,分别是可靠性试验、低温启动试验及双机并联试验。试验结果表明:经历了200h动态工况测试后系统在中间功率下性能无变化,在额定功率下电堆性能衰减率为1.2%;基于良好的水热管理及多模式控制手段,实现了吹扫时间和单体电压偏差大幅降低,当环境温度为-30℃时顺利实现低温启动,高于船用规范中的最苛刻要求;在高功率需求及冗余设计目标下,双机并联使得系统总成动力输出更平稳、可靠,而且通过交替启动策略提高了系统耐久性,不同的工作模式为系统维护及故障处理提供了基础条件;PEMFC系统具备搭载实船应用的能力。本文为船用PEMFC系统的设计和开发提供了参考依据。

关键词：船用燃料电池设计质子交换膜燃料电池系统水热管理优化可靠性

玻璃微珠填充硅树脂可磨耗层的制备工艺及其在航空发动机静子组合件上的应用

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航空材料学报 2024年第3期44卷 118-123页

作者：史国华蒲胜利王振北中国航发动力股份有限公司西安710021

树脂基可磨耗层是航空发动机静子组合件的重要组成部件,利用其可磨耗性可保护转动件与静子组合件,并通过减小转动件与静子组合件之间的间隙优化航空发动机性能。采用加成型硅树脂为基体,研究不同粒径与堆积密度的实心/空心玻璃微珠对复... 详细信息

树脂基可磨耗层是航空发动机静子组合件的重要组成部件,利用其可磨耗性可保护转动件与静子组合件,并通过减小转动件与静子组合件之间的间隙优化航空发动机性能。采用加成型硅树脂为基体,研究不同粒径与堆积密度的实心/空心玻璃微珠对复合磨耗层加工性能的影响规律;采用专用磨耗试验机模拟高速叶片磨耗工况,研究不同种类与含量玻璃微珠对硅树脂复合材料磨耗性能的影响规律。结果表明:H型(粒径分布20~80 um)空心玻璃微珠填充硅树脂复合材料具有优异的表面质量、流淌性与综合性能。通过玻璃微珠填充填料优选与含量调控,结合工装设计以及灌注工艺参数调控,形成玻璃微珠填充硅树脂可磨耗层的可控制备工艺,并在航空发动机静子组合件上得到应用与验证。

关键词：玻璃微珠硅树脂可磨耗层工艺调控

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泵气损失对柴油机性能影响分析

内燃机工程 2024年第3期45卷 70-76页

作者：朱涛朱娜高磊潍柴动力股份有限公司潍坊261061

基于某款船用中速柴油机,在当前配置状态的基础上,利用试验数据测试和GT-Power一维仿真计算手段,研究了不同配气凸轮型线、排气管直径、增压器配置对柴油机泵气损失和燃油消耗率的影响。选取部分优化方案来制作样件,并通过开发试验对比... 详细信息

基于某款船用中速柴油机,在当前配置状态的基础上,利用试验数据测试和GT-Power一维仿真计算手段,研究了不同配气凸轮型线、排气管直径、增压器配置对柴油机泵气损失和燃油消耗率的影响。选取部分优化方案来制作样件,并通过开发试验对比验证。结果表明,通过优化匹配可以分别将高转速高负荷工况、低转速低负荷工况的泵气损失和燃油消耗率降低到最佳水平。

关键词：船用中速柴油机燃油消耗率泵气损失

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椰子油催化裂解提质生物油的燃烧性能评价

石油学报（石油加工） 2024年第5期40卷 1453-1461页

作者：冯沛梅德清武文弢代圣超陆海峰江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 江苏江淮动力股份有限公司江苏盐城224007

在温度450℃、氮气气氛下,将椰子油液相热解为椰子油热解油,然后进一步以CaO为催化剂进行气相催化裂解制得提质生物油。将柴油、提质生物油和棕榈生物柴油按不同比例混合得到柴油-提质生物油二元燃料和柴油-提质生物油-生物柴油三元燃料... 详细信息

在温度450℃、氮气气氛下,将椰子油液相热解为椰子油热解油,然后进一步以CaO为催化剂进行气相催化裂解制得提质生物油。将柴油、提质生物油和棕榈生物柴油按不同比例混合得到柴油-提质生物油二元燃料和柴油-提质生物油-生物柴油三元燃料,采用柴油机测试混合燃料的燃油经济性和燃烧性能。结果表明:与椰子油热解油相比,提质生物油的酸值显著降低,低热值提升4.46%,含氧质量分数下降31%。柴油-提质生物油-生物柴油三元燃料在预喷阶段的放热率比柴油略有下降,而在主喷阶段的放热率有所升高,这与2段喷射期间的缸内压力变化相一致。与柴油-提质生物油二元燃料相比,生物柴油的加入使得三元燃料的十六烷值得到提升,滞燃期缩短,放热起始点提前,并且瞬时放热率峰值相位更加接近柴油。因此,柴油-提质生物油-生物柴油三元燃料在燃烧特性上更接近柴油,更适合作为理想的替代燃料。

关键词：椰子油热解油催化裂解生物柴油混合燃料燃烧 GC-MS

低黏度润滑油对重型商用柴油机节能减排和可靠性的影响研究

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汽车工程 2024年第5期46卷 935-944,922页

作者：崔永刘军王超王意宝刘建卫张林川内燃机与动力系统全国重点实验室潍坊261061 潍柴动力股份有限公司潍坊261061

从摩擦损失和泵送功耗两个方向论证了低黏度润滑油的有效性;从仿真计算和摩擦学试验两个手段探测了低黏度润滑油的可行性;从经济性、排放性、可靠性3个维度验证了低黏度润滑油对重型商用柴油机的影响。经济性主要通过倒拖摩擦功和万有... 详细信息

从摩擦损失和泵送功耗两个方向论证了低黏度润滑油的有效性;从仿真计算和摩擦学试验两个手段探测了低黏度润滑油的可行性;从经济性、排放性、可靠性3个维度验证了低黏度润滑油对重型商用柴油机的影响。经济性主要通过倒拖摩擦功和万有油耗进行对比评价;排放性主要通过WHTC排放循环和机油耗进行对比评价;可靠性主要通过台架耐久和路试验证进行对比评价。结果表明:摩擦功可降低3.6%~12.5%;燃油经济性受负荷影响显著,常用工况区可节油(1~2)g/(kW·h);NO_(x)和PM排放几无影响;24 h机油耗影响差异在5%以内;耐久过程中机油压力及漏气量波动率符合限值要求、油液监测数据正常;耐久后关键摩擦副表观正常,磨损变化量小,在可靠性接受范围内;市场验证节油效果在6.41%左右,且换油期未受影响。研究结论对于双碳目标的完成和低黏度润滑油的推介应用尤其是在售成熟机型切换提供了数据依据。

关键词：低黏度润滑油摩擦损失燃油经济性可靠性

基于工业燃机多级轴流压气机特性预测方法研究

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机械工程学报 2024年第8期60卷 299-307页

作者：闫巍郑群位景山姜斌丁骏哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001 杭州汽轮动力集团股份有限公司杭州310022

为了预测多级压气机的特性,通过逐级进行三维计算来修正一维计算程序内部的落后角计算模型、效率计算模型及轮缘功计算模型,使得一维计算预测的级特性曲线更加贴合所使用的叶型,降低了三维计算动静交界面传递数据而产生的误差。以此缩... 详细信息

为了预测多级压气机的特性,通过逐级进行三维计算来修正一维计算程序内部的落后角计算模型、效率计算模型及轮缘功计算模型,使得一维计算预测的级特性曲线更加贴合所使用的叶型,降低了三维计算动静交界面传递数据而产生的误差。以此缩放方法来实现压气机特性的更好预测,同时也降低了压气机采用三维计算预测性能所消耗的资源与时间。选取某8级压气机作为计算模型来验证提出的方法。结果表明,相较原模型的一维计算预测,经过缩放修正后的一维预测方法更接近试验结果。在相同压比下,三维计算与试验结果流量相差约1.18%,而缩放修正后的一维计算与试验结果流量偏差降低至0.29%。经过修正后的一维计算对于压气机叶片攻角落后角的预测也更加精准。提出的基于维度缩放修正一维程序方法能够更好地预测多级压气机特性。

关键词：特性预测多级轴流压气机一维计算级叠加法动静交界面

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摩托车振动舒适性分析与优化

噪声与振动控制 2024年第3期44卷 197-201,222页

作者：雷鹏黄国鹏王兵欧欣然隆鑫通用动力股份有限公司重庆400052

为了解决摩托车在行驶过程中的振动舒适性问题,采用测试分析和计算机辅助技术相结合的方法,分析出车架发生剧烈振动的主要原因是车架的2阶弯曲模态频率与发动机2阶不平衡惯性力激励频率203Hz相耦合,发生共振。针对此问题,依据分析结果... 详细信息

为了解决摩托车在行驶过程中的振动舒适性问题,采用测试分析和计算机辅助技术相结合的方法,分析出车架发生剧烈振动的主要原因是车架的2阶弯曲模态频率与发动机2阶不平衡惯性力激励频率203Hz相耦合,发生共振。针对此问题,依据分析结果采取去除坐垫前横梁和增加加强管的车架结构优化方案,改变车架的固有动态特性,通过振动测试进行对比分析,对优化方案的科学性进行试验验证。试验结果表明:优化后车架的共振特征消失,振幅下降达60%~70%,优化方案经济合理、科学有效,显著提高摩托车的振动舒适性。研究提供新的车架设计方案,可为车架的振动控制与结构优化提供工程决策依据。

关键词：振动与波摩托车车架振动控制模态分析优化设计

双燃料喷射器油-气瞬时质量流率同场测量方法

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内燃机学报 2024年第1期42卷 61-69页

作者：周谈庆杨晰宇王晓艳魏代君董全哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江哈尔滨150001 潍柴动力股份有限公司山东潍坊261041

提出一种组合式的测量方法,将其应用于缸内高压直喷柴油/天然气发动机双燃料喷射器瞬态燃料质量流率的研究,实现了两相燃料同场高精度测试.针对传统“动量法”只能获取喷气规律型线无法获取准确质量流率的问题,提出一种平行测试的方法,... 详细信息

提出一种组合式的测量方法,将其应用于缸内高压直喷柴油/天然气发动机双燃料喷射器瞬态燃料质量流率的研究,实现了两相燃料同场高精度测试.针对传统“动量法”只能获取喷气规律型线无法获取准确质量流率的问题,提出一种平行测试的方法,通过采集测试容腔内的压力变化获取循环喷气量,结合瞬态动量信号得到精确的喷气规律曲线.并对喷射器的计量特征及时间特征进行验证.最后对柴油/天然气双燃料喷射器常用工况进行测试,结果表明:该方法解决了两相燃料难以同场测量的问题,实现了双燃料喷射器油-气瞬时质量流率的精确测量;喷气量测试误差不超过5%,喷油及喷气起始时刻与结束时刻的测试误差不超过0.113 ms,喷油量及喷气量的波动率分别不超过1.4%和2.9%.随着燃料喷射压力增加,喷射器的开启时段减小、关闭时段增加,且内部轴针开启和关闭的速度均大于外部轴针.引燃油的喷射通过影响喷气持续期影响喷气量,先油后气喷射方式下的喷气量在仅喷气方式下的喷气量上、下波动.

关键词：双燃料缸内直喷质量流率同场测量

基于电驱系统高频注入的电动汽车电池包快速加热控制算法

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电工技术学报 2024年第20期39卷 6316-6327页

作者：及非凡陈子豪李艳君浙江大学城市学院浙江零跑科技股份有限公司浙江凌昇动力科技有限公司

对锂离子电池进行低温加热是缓解其低温环境性能衰减的有效措施。该文从电动汽车整体架构出发，提出一种多周期偏置方波注入法，向电机d轴混叠注入直流电流与高频电压，使得电池母线端激励正负交变电流，该电流流过电池内阻产生焦耳热... 详细信息

对锂离子电池进行低温加热是缓解其低温环境性能衰减的有效措施。该文从电动汽车整体架构出发，提出一种多周期偏置方波注入法，向电机d轴混叠注入直流电流与高频电压，使得电池母线端激励正负交变电流，该电流流过电池内阻产生焦耳热，实现电池自发热。所提控制方法，仅采用原有电驱系统硬件结构，在矢量控制基础上增加注入信号，实现方式简单，适配所有包含电驱系统的电动汽车。该文详细分析注入高频可在母线产生交变激励电流的原理，针对电池自发热目标，通过调节注入信号的频率与幅值，实现激励电流灵活可调。实验结果表明，所提控制策略能在电池侧有效激励交变电流，且幅值、频率可调。与理论分析一致。最后，搭建整车环境仓电池自发热平台，进一步验证所提方法在实际场景应用中的可行性。

关键词：电动汽车电池自发热高频注入永磁同步电机低温环境