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面向燃烧闭环控制的天然气掺氢发动机CA50预测
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作者 段浩 曾笑笑 +2 位作者 尹晓军 胡二江 曾科 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期296-304,共9页
为探究提高发动机效率和降低排放的方法,开展了燃烧闭环控制关键参数CA50对天然气掺氢混合燃料(HCNG)发动机燃烧和排放影响的试验研究,并基于试验结果对CA50进行统计分析。利用粒子群优化反向传播神经网络(PSO-BPNN)算法对CA50进行预测... 为探究提高发动机效率和降低排放的方法,开展了燃烧闭环控制关键参数CA50对天然气掺氢混合燃料(HCNG)发动机燃烧和排放影响的试验研究,并基于试验结果对CA50进行统计分析。利用粒子群优化反向传播神经网络(PSO-BPNN)算法对CA50进行预测,并探究了混合策略优化对PSO-BPNN模型预测性能的影响。结果表明,CA50对HCNG发动机的燃烧特性和排放有显著影响;CA50服从正态分布,不存在自相关,可作为燃烧闭环控制的反馈参数;通过PSO-BPNN方法建立的CA50预测模型具有较高的预测性能和良好的泛化能力,平均绝对误差为0.25°CA,相关系数大于0.997;混合策略可在不降低预测精度的情况下显著提高模型的收敛速度,CPU运行时间最多可缩短73.02%。 展开更多
关键词 燃烧闭环控制 燃烧特性 粒子群优化 人工神经网络 天然气掺氢
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船用氨燃料发动机尾气条件下Cu-SSZ-13催化性能研究
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作者 李志军 邓文烁 +3 位作者 李世龙 张建华 陈晓璇 刘明顺 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2026年第2期183-192,共10页
为探究Cu-SSZ-13催化剂在氨燃料发动机高体积分数水蒸气排气条件下的催化性能,本文利用GT-SUITE软件建立了一维反应器模型以及催化反应动力学模型,通过数值仿真的方法对SCR系统内化学反应进行了研究,分析了不同工况下高体积分数水蒸气对... 为探究Cu-SSZ-13催化剂在氨燃料发动机高体积分数水蒸气排气条件下的催化性能,本文利用GT-SUITE软件建立了一维反应器模型以及催化反应动力学模型,通过数值仿真的方法对SCR系统内化学反应进行了研究,分析了不同工况下高体积分数水蒸气对Cu-SSZ-13催化性能的影响.模型在Eley-Rideal机理的基础上,首次引入了水蒸气的吸附与脱附反应,并设置水蒸气抑制函数来表征水蒸气对硝酸铵(NH_(4)NO_(3))分解的促进作用以及对氨(NH_(3))选择性氧化的抑制作用,同时补充了NH_(3)的非选择性氧化反应和氧化亚氮(N_(2)O)的还原反应来进一步完善该模型.结果表明:Cu-SSZ-13催化剂在230~450℃范围内具有较高的氮氧化物(NO_(x))转化效率,在350℃以下,水蒸气对NO_(x)转化具有抑制作用,而在350℃以上表现出促进作用.定义不同工况下NO_(x)转化效率超过95%的温度范围为高效温度窗口,发现较高的氨氮比与较低的空速均有助于高效温度窗口随水蒸气体积分数升高而拓宽,但同时也使得各水蒸气体积分数下的N_(2)O生成量有所增加.基于模拟结果,将230~450℃、氨氮比为1.2、空速为50 000 h^(-1)定义为该催化剂的优化工况.研究发现,在优化工况下,水蒸气对NO_(x)转化的不利影响显著降低,NO_(x)转化效率均超过98%.此外,在550℃时,体积分数为25%的水蒸气对NO_(x)转化效率的促进作用最为显著,相较于基准工况提升值达到8.6%. 展开更多
关键词 船用氨燃料发动机 选择性催化还原 水蒸气 分子筛催化剂 数值模拟
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基于Fluent的外开式喷氢器射流特性数值模拟
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作者 吴志强 赵永强 +1 位作者 马勇 侯红玲 《机电工程技术》 2026年第4期34-41,共8页
随着氢能应用技术的日趋成熟及国家战略政策的加持,氢内燃机迎来了井喷式的发展。喷氢器是缸内直喷氢内燃机氢气供给系统的关键执行部件,其射流特性决定了缸内可燃混合气的形成,直接影响内燃机的性能。外开式喷氢器开启时,锥阀向气缸内... 随着氢能应用技术的日趋成熟及国家战略政策的加持,氢内燃机迎来了井喷式的发展。喷氢器是缸内直喷氢内燃机氢气供给系统的关键执行部件,其射流特性决定了缸内可燃混合气的形成,直接影响内燃机的性能。外开式喷氢器开启时,锥阀向气缸内动作,具有大流量适合气体燃料的特点;关闭时缸内高压作用于阀芯关闭方向,能提供更可靠的密封。基于一种自行设计的外开式喷氢器,利用ANSYS Fluent软件开展射流特性数值模拟,完成该喷氢器的质量流量校核,并研究了不同压比下氢气射流的宏观特性与卷吸特性。结果表明:在喷射压力为4 MPa,背景压力在0.6~1.2 MPa,工作温度为450 K时,该喷氢器喷射质量流量可达10.73 g/s,可通过喷射脉宽调节精确控制氢气喷射量;外开式喷氢器的射流形成经历了空心锥射流、锥心塌陷射流、单股射流3个阶段;轴向贯穿距离、最大宽度、面积随射流的发展不仅呈现出3段式增长,还具有不同的变化规律,而且随喷射压力的增大而增大,随背景压力的增大而减小;沿射流发展方向设置控制截面,其卷吸率先增大后减小,最大值截面位置随喷嘴压差变化,且喷射压力越小或背景压力越高,卷吸率越大。喷氢器射流特性规律的探索不仅为结构设计及控制策略的改进提供了依据,更为氢内燃机缸内混合及燃烧特性的优化奠定了基础。 展开更多
关键词 氢内燃机 外开式喷氢器 射流特性 卷吸率
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气门正时对直喷氢内燃机性能影响的数值模拟 被引量:2
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作者 王忠恕 阿帝雅 +4 位作者 杜耀东 李潜 汤雪林 邓伟 解方喜 《吉林大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第7期2162-2171,共10页
以一台1.5 T VVT缸内直喷氢内燃机为原型机搭建一维GT-POWER模型,研究进排气门正时变化对发动机的换气过程、动力性及经济性的影响。发动机转速为2700 r/min,外特性工况时保持氢气量一致,采用稀薄燃烧模式,进气门正时提前、排气门正时... 以一台1.5 T VVT缸内直喷氢内燃机为原型机搭建一维GT-POWER模型,研究进排气门正时变化对发动机的换气过程、动力性及经济性的影响。发动机转速为2700 r/min,外特性工况时保持氢气量一致,采用稀薄燃烧模式,进气门正时提前、排气门正时推迟策略可使进气质量流量增大,有效热效率由40.8%提高到41.07%,有效燃气消耗率下降。发动机转速为5500 r/min,外特性工况时保持过量空气系数一致,进排气门同时推迟策略可使缸内气体质量增多,泵气损失降低,功率提高12.7%,有效燃气消耗率小幅降低。其中,排气门正时变化对直喷氢内燃机动力性及经济性的影响较进气门更为显著。 展开更多
关键词 动力工程及工程热物理 氢内燃机 缸内直喷 气门正时
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甲醇喷射时刻对甲醇/柴油双直喷发动机性能的影响
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作者 段浩 王文超 +3 位作者 刘栋 尹晓军 胡二江 曾科 《化工学报》 北大核心 2025年第7期3552-3560,共9页
利用双直喷发动机试验平台开展了甲醇/柴油双直喷发动机运行范围及性能的试验研究。结果表明,甲醇在进气行程中喷射时,甲醇/柴油双直喷发动机的运行范围受两种情况限制:最大压升率超过0.8 MPa·(°)^(-1)时的粗暴燃烧、指示平... 利用双直喷发动机试验平台开展了甲醇/柴油双直喷发动机运行范围及性能的试验研究。结果表明,甲醇在进气行程中喷射时,甲醇/柴油双直喷发动机的运行范围受两种情况限制:最大压升率超过0.8 MPa·(°)^(-1)时的粗暴燃烧、指示平均有效压力的循环变动超过5.0%时的不稳定燃烧。当甲醇在压缩行程后期喷射时,发动机运行范围仅受限于粗暴燃烧,最高甲醇替代率可达62.7%,指示热效率高达43.4%。甲醇喷射时刻对甲醇/柴油双直喷发动机燃烧和排放特性均有显著影响。当甲醇喷射时刻为-60°时,爆发压力和最大压升率均达到最高,着火延迟期最短,燃烧持续期最长,同时NO_(x)排放最大,但CO、HC和soot排放最低,分别仅为8.5、1.3和0.06 g·(kW·h)^(-1)。 展开更多
关键词 扩散 燃料 污染 运行范围 燃烧 排放
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喷氢射流点火对煤层气发动机燃烧特性影响
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作者 何义团 王乾 +1 位作者 秦子涵 付艳艳 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第2期97-103,共7页
为避免大缸径低浓度煤层气发动机在发电过程中出现燃烧不稳、爆震等现象,对喷氢射流点火的助燃效果进行研究,探究点火-喷氢间隔对射流火焰结构以及对发动机助燃效能的影响。基于三维流体力学软件,固定喷氢时刻及喷氢脉宽,通过改变点火... 为避免大缸径低浓度煤层气发动机在发电过程中出现燃烧不稳、爆震等现象,对喷氢射流点火的助燃效果进行研究,探究点火-喷氢间隔对射流火焰结构以及对发动机助燃效能的影响。基于三维流体力学软件,固定喷氢时刻及喷氢脉宽,通过改变点火时刻来研究不同点火-喷氢匹配策略对发动机燃烧性能的影响。结果表明:在一定范围内先点后喷(喷氢前5℃A内点火)及边喷边点两种工况均可形成较为明显的烟羽射流火焰结构,可提高发动机燃烧速率,滞燃期及燃烧持续期相较于原机分别缩短了64%和68%;缸压峰值和放热率峰值分别提高2.1 MPa和1.05 kJ/℃A。另外,固定喷氢时刻改变点火时刻,先点后喷和边喷边点两种工况指示热效率相差不大,均在40%左右;而先喷后点的两组案例效率有所下降,分别为38.3%和36.7%。合理控制点火-喷氢时刻可使发动机指示热效率比原机提高约4%。 展开更多
关键词 低浓度煤层气 喷氢助燃 复合喷射 点火喷氢匹配 火焰结构
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喷射压力对甲醇缸内直喷发动机燃烧和排放特性影响的实验研究 被引量:1
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作者 任宪丰 王金平 +4 位作者 牛凯丽 尹晓军 段浩 胡二江 曾科 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第6期11-20,共10页
为准确揭示喷射参数对发动机性能的影响规律,基于单缸柴油机构建了甲醇缸内直喷发动机实验平台,利用台架实验系统研究了中等转速和中等负荷工况下,喷射压力对直喷甲醇发动机动力性、经济性、燃烧和排放特性的影响规律。结果表明:提升喷... 为准确揭示喷射参数对发动机性能的影响规律,基于单缸柴油机构建了甲醇缸内直喷发动机实验平台,利用台架实验系统研究了中等转速和中等负荷工况下,喷射压力对直喷甲醇发动机动力性、经济性、燃烧和排放特性的影响规律。结果表明:提升喷射压力对放热速率改善作用有限,对燃烧始点、燃烧重心、燃烧终点、火焰发展期和燃烧周期影响较小,但能显著降低缸内循环变动。喷射压力的提升可改善混合气均匀性与充气效率,增大发动机指示平均有效压力(IMEP)和缸内压力峰值(p_(max))。当进气压力为0.065 MPa时,相比甲醇喷射压力为6 MPa和22 MPa时IMEP的循环变动和p_(max)的循环变动分别降低了42.7%和37.3%,IMEP增加了6.8%。此外,喷射压力对排放物影响复杂:随着喷射压力的提升,CO排放量近似线性下降,NO_(x)排放量大幅增加,碳氢化合物和甲醇排放量因进气压力而异,甲醛排放量则略有上升。研究明确了喷射压力对甲醇缸内直喷发动机的影响,可为实际发动机控制策略的开发和优化提供理论基础和数据指导。 展开更多
关键词 甲醇发动机 缸内直喷 喷射压力 经济性 动力性 排放
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不同喷射策略对甲醇稀燃直喷发动机性能的影响
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作者 徐扬帆 雷军 +4 位作者 段浩 王锡斌 尹晓军 胡二江 曾科 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第4期50-59,共10页
为了深入研究单缸直喷式火花点火稀薄燃烧甲醇发动机多因素耦合作用下的性能,探究了多次喷射策略对甲醇发动机性能的影响。研究选取了3种喷射策略的3个试验组共22个工况,探究了不同喷射次数、喷射时刻和各次喷射燃料的占比对其动力性、... 为了深入研究单缸直喷式火花点火稀薄燃烧甲醇发动机多因素耦合作用下的性能,探究了多次喷射策略对甲醇发动机性能的影响。研究选取了3种喷射策略的3个试验组共22个工况,探究了不同喷射次数、喷射时刻和各次喷射燃料的占比对其动力性、经济性和排放性能的影响。研究结果表明:与单次喷射相比,多次喷射可有效优化甲醇发动机缸内燃烧过程,使最大缸内压力及其对应的曲轴转角分布更集中,显著减少劣化循环数量,减少数量最多达85%,显著降低循环变动,最多达65%;与单次喷射相比,多次喷射会导致CO、HC排放量上升,但喷射和点火参数的系统优化可以降低NO_(x)排放量;本试验条件下,3次喷射时刻分别为上止点前270°、180°和90°,3次喷射比例分别为0.38、0.42和0.20时,发动机可获得最佳的综合性能。发动机在3次喷射策略下综合性能整体高于1次喷射和2次喷射,3次喷射策略在优化发动机综合性能方面拥有更高的潜力。 展开更多
关键词 甲醇 稀薄燃烧 多次喷射 热效率 排放特性
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喷射模式对高压缩比甲醇发动机爆震特性影响的试验研究
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作者 于立信 尹晓军 +3 位作者 王锡斌 段浩 胡二江 曾科 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第7期108-117,共10页
为深入探究高压缩比甲醇发动机的爆震抑制方法,在一台压缩比为15∶1的单缸自然吸气点燃式甲醇发动机上,开展了化学计量比混合气条件下喷射模式对爆震特性影响的试验研究。首先,在进气道喷射模式下,研究了负荷、点火时刻和过量空气系数... 为深入探究高压缩比甲醇发动机的爆震抑制方法,在一台压缩比为15∶1的单缸自然吸气点燃式甲醇发动机上,开展了化学计量比混合气条件下喷射模式对爆震特性影响的试验研究。首先,在进气道喷射模式下,研究了负荷、点火时刻和过量空气系数对爆震特性的影响;其次,在缸内直喷模式下,研究了喷射时刻对爆震特性的影响;最后,在节气门全开状态下,研究了多次喷射策略对爆震的抑制效果。结果表明:采用进气道喷射模式时,甲醇发动机在中高负荷下均发生了爆震燃烧,在指示平均有效压力(p_(i))为0.7 MPa时,出现低频率、高强度的强烈爆震现象,最大爆震强度达8.42 MPa;采用缸内直喷模式时,发动机爆震现象被显著抑制,当p_(i)为0.91 MPa时,最大爆震强度下降到0.43 MPa;合理的两次喷射策略相比单次喷射策略可进一步降低爆震强度,同时保持较高的p_(i)。研究验证了缸内直喷结合两次喷射策略在抑制高压缩比甲醇发动机爆震现象方面的有效性,为甲醇发动机的发展和应用提供了理论依据和数据支撑。 展开更多
关键词 甲醇 高压缩比 爆震特性 爆震抑制 喷射策略
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甲醇多次喷射对直喷射流点火发动机燃烧特性的影响
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作者 寇海亮 赵鹏喜 +3 位作者 段浩 尹晓军 胡二江 曾科 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第12期139-148,共10页
为解决被动预燃室发动机稀燃能力不足的问题,基于一台缸内甲醇直喷、预燃室射流点火发动机展开试验研究,在过量空气系数为1.0~1.4的不同运行工况下,探索单次、两次和三次喷射策略对发动机燃烧特性及排放特性的影响。试验结果表明:多次... 为解决被动预燃室发动机稀燃能力不足的问题,基于一台缸内甲醇直喷、预燃室射流点火发动机展开试验研究,在过量空气系数为1.0~1.4的不同运行工况下,探索单次、两次和三次喷射策略对发动机燃烧特性及排放特性的影响。试验结果表明:多次喷射可有效提升预燃室混合气浓度,增强预燃室射流点火能量,进而提高发动机燃烧稳定性。在当量比燃烧工况下,多次喷射虽使燃烧持续期延长,HC、CO排放量略有升高,但在稀燃工况下优势凸显。当过量空气系数为1.4时,单次喷射、两次喷射、三次喷射的指示平均有效压力循环变动系数分别为4.96%、4.36%、3.79%。相较于单次喷射,两次喷射和三次喷射的燃烧持续期分别缩短了15.3%、17.5%;两次喷射和三次喷射的HC比排放量分别降低了0.26、0.35 g·(kW·h)^(-1),CO比排放量分别降低了0.44、0.93 g·(kW·h)^(-1),指示热效率分别提高了0.5%、1.1%。从优化喷射策略来看,该研究结果为提升被动预燃室发动机稀燃性能提供了一定的参考。 展开更多
关键词 甲醇直喷 射流点火 热效率 燃烧特性 排放特性
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基于超声波的涂层活塞环油膜厚度仿真
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作者 罗佳美 韩晓光 +2 位作者 单英春 王静思 徐久军 《内燃机学报》 北大核心 2025年第2期164-172,共9页
针对超声波液相厚度测量技术在监测内燃机活塞环-气缸套摩擦副润滑状态时因回波叠加导致多界面中油膜厚度提取困难的问题,以涂层活塞环摩擦副润滑油膜为对象,提出了基于超声波4层介质油膜厚度测量的数学模型,并利用有限元仿真软件建立... 针对超声波液相厚度测量技术在监测内燃机活塞环-气缸套摩擦副润滑状态时因回波叠加导致多界面中油膜厚度提取困难的问题,以涂层活塞环摩擦副润滑油膜为对象,提出了基于超声波4层介质油膜厚度测量的数学模型,并利用有限元仿真软件建立了相应的有限元模型.模拟了在不同探头发射频率、不同涂层及油膜厚度下的声压场,分析了超声探头参数、涂层厚度以及预设油膜厚度对油膜厚度模拟检测结果的影响.对不同发射频率下油膜厚度为0.5~10.0μm的声压响应进行计算,根据计算结果所得油膜厚度与预设油膜厚度具有很好的一致性.进一步的实际测量试验证实了该方法在测定含涂层活塞环油膜厚度上的准确性. 展开更多
关键词 活塞环 油膜厚度 超声波测量 有限元模型
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基于遗传算法的氨燃料活塞轨迹燃烧优化控制
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作者 李家齐 张宸 +1 位作者 肖进 黄震 《内燃机学报》 北大核心 2025年第1期11-19,共9页
利用基于重复控制的主动控制器“虚拟曲轴”,在自由活塞发动机中实现了同一压缩比下的不同活塞轨迹运行特征(以参数Ω表征,为生成轨迹的椭圆的短轴与长轴之比),并从指示热效率、峰值压力位置、着火延迟和氮氧化物排放等特征的分析中,获... 利用基于重复控制的主动控制器“虚拟曲轴”,在自由活塞发动机中实现了同一压缩比下的不同活塞轨迹运行特征(以参数Ω表征,为生成轨迹的椭圆的短轴与长轴之比),并从指示热效率、峰值压力位置、着火延迟和氮氧化物排放等特征的分析中,获得了参数Ω表征的最优活塞轨迹.以此轨迹作为进一步优化的初始条件,基于遗传算法,以指示热效率为优化目标,对活塞轨迹进行了全局寻优设计.研究结果表明:活塞运动轨迹的变化会影响氨的均质压燃过程.经过寻优设计得出的最优轨迹相较于传统内燃机能够提升3.35%的指示热效率,并减小了42.93%的着火延迟时间. 展开更多
关键词 自由活塞发动机 燃烧控制 遗传算法
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替代率对某船用中速双燃料发动机性能的影响
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作者 张玉学 孙宾宾 +2 位作者 李波 李晓晨 王子喆 《山东理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2025年第1期1-6,共6页
为了改善某船用中速柴油机的燃油经济性和排放特性,对进气歧管加装天然气喷射装置的柴油/天然气双燃料发动机进行研究。基于仿真软件GT-Power,在螺旋桨推进特性的工况下,分析了某船用双燃料发动机纯柴油模式和双燃料模式下的缸内压力、... 为了改善某船用中速柴油机的燃油经济性和排放特性,对进气歧管加装天然气喷射装置的柴油/天然气双燃料发动机进行研究。基于仿真软件GT-Power,在螺旋桨推进特性的工况下,分析了某船用双燃料发动机纯柴油模式和双燃料模式下的缸内压力、燃油经济性和排放特性。结果表明:与纯柴油模式相比,双燃料模式的气缸峰值压力和NO_(x)排放量有所减少,NO_(x)排放量最多减少41.3%;随着天然气替代率的增加,发动机的燃油经济性最多提高了16.08%。综合来看,双燃料模式下发动机性能得到提升。 展开更多
关键词 船用双燃料发动机 替代率 燃油经济性 NOX排放
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发动机典型工况甲烷燃烧动力学机理的优化
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作者 李昱翰 魏胜利 +1 位作者 严书哲 冉稳江 《石油学报(石油加工)》 北大核心 2025年第6期1569-1580,共12页
为解决发动机典型工况下缺乏适用甲烷燃烧动力学机理的问题,在对现有甲烷燃烧动力学机理进行对比分析的基础上,采用多种简化方法,构建了包含22种组分和164步反应的甲烷燃烧动力学简化机理;通过遗传算法和鲍威尔算法对其进行整体优化,得... 为解决发动机典型工况下缺乏适用甲烷燃烧动力学机理的问题,在对现有甲烷燃烧动力学机理进行对比分析的基础上,采用多种简化方法,构建了包含22种组分和164步反应的甲烷燃烧动力学简化机理;通过遗传算法和鲍威尔算法对其进行整体优化,得到甲烷燃烧动力学优化机理;并对该机理进行基础燃烧特性分析和发动机仿真验证。结果表明:在甲烷燃料与氧化剂的摩尔比(当量比)1.0、压力1 MPa工况下,甲烷燃烧动力学优化机理能够准确预测着火延迟期;在温度373 K工况下,其层流火焰速度预测值与实验数据的误差小于3%;在温度高于950 K的高温工况下,对C_(2)H_(6)组分浓度趋势的预测较为精确。在甲烷发动机典型工况(转速750 r/min,转矩27.8 kN·m)下,甲烷燃烧动力学优化机理对缸内压力和放热率的预测误差小于4%。甲烷燃烧动力学优化机理显著提高了基础燃烧特性和发动机仿真模拟的预测精度,为天然气发动机高保真数值模拟提供重要参考。 展开更多
关键词 甲烷 化学反应动力学 发动机工况 着火特性 简化机理 算法优化 数值模拟
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基于化学计量空燃比的掺氢天然气发动机小负荷工况燃烧和排放特性分析
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作者 马志豪 张中森 +1 位作者 王鑫 马凡华 《农业工程学报》 北大核心 2025年第24期86-94,共9页
为了分析部分负荷条件废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率、掺氢比和点火定时对天然气发动机性能的影响,该研究在一台六缸火花点火天然气内燃机上进行了不同EGR率、掺氢比和点火定时下的燃烧和排放特性试验。试验在化学计量... 为了分析部分负荷条件废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率、掺氢比和点火定时对天然气发动机性能的影响,该研究在一台六缸火花点火天然气内燃机上进行了不同EGR率、掺氢比和点火定时下的燃烧和排放特性试验。试验在化学计量空燃比条件下进行,发动机转速恒定为900 r/min,节气门开度固定为30%。试验结果表明,发动机缸内压力和温度以及总放热率峰值随着EGR率的增大而降低,随着掺氢比的增加和点火定时的提前而升高;平均指示压力循环变动率(coefficients of variation of indicated mean effective pressure,COVIMEP)则表现出相反的趋势。有效热效率随着EGR率和掺氢比的增加而提高,在一定范围内随着点火定时的提前呈现出先升高后降低的趋势。随着EGR率的增大,CO和NO_(x)的排放量减少,THC(total hydrocarbon)的排放量增加;随着掺氢比的增加,CO和THC的排放量减少,NO_(x)的排放量增加。CO、NO_(x)和THC排放量均随着点火定时的提前而增加。研究结果可为基于化学计量空燃比的掺氢天然气发动机优化提供参考。 展开更多
关键词 点火定时 燃烧特性 发动机排放 压缩掺氢天然气 废气再循环 化学计量空燃比
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现象学高压天然气射流混合模型构建及预测
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作者 梁德治 熊仟 +1 位作者 王璐江 刘龙 《船舶工程》 北大核心 2025年第7期69-83,共15页
[目的]为实现大缸径高压直喷天然气/柴油双燃料低速船机的快速优化设计与策略开发,[方法]通过当量喷孔简化实际高压天然气射流在近喷孔处复杂激波区结构,结合一维离散喷雾模型、动量定理和射流密度分布自相似性构建适用于船机条件下的... [目的]为实现大缸径高压直喷天然气/柴油双燃料低速船机的快速优化设计与策略开发,[方法]通过当量喷孔简化实际高压天然气射流在近喷孔处复杂激波区结构,结合一维离散喷雾模型、动量定理和射流密度分布自相似性构建适用于船机条件下的现象学高压直喷天然气射流混合模型并进行验证。在忽略柴油喷雾影响的前提下开展低速船机缸内边界条件下的天然气射流混合过程研究。[结果]结果表明:构建的现象学高压天然气射流混合模型具有较高预测精度;基于该现象学模型的预测显示,在低速船机缸内边界条件下,提高喷射压力、增加喷孔直径能够增加射流空气卷吸量,而固定喷射/环境压力比时,提高环境压力会增加射流的空气卷吸量,高喷射压力和环境压力都会导致射流的轴/径向密度增大、密度衰减减缓。[结论]研究成果可为大缸径高压直喷天然气/柴油双燃料低速船机的优化设计开发提供较为可靠的技术手段。 展开更多
关键词 双燃料 低速船机 天然气 高压直喷 现象学模型
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不同临界状态下氢气射流与混合特性 被引量:1
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作者 李欣 陈皓 +2 位作者 罗林雷 马志豪 王鑫 《内燃机学报》 北大核心 2025年第1期38-46,共9页
在内燃机气道和缸内环境下喷射氢气时,喷射压力和环境压力之间会出现高超临界向超临界以及超临界向亚临界的转变,采用高速纹影成像技术,在定容燃烧弹中研究了不同条件下的喷射特性.结果表明:不同条件下氢气射流的贯穿距、射流表面积以... 在内燃机气道和缸内环境下喷射氢气时,喷射压力和环境压力之间会出现高超临界向超临界以及超临界向亚临界的转变,采用高速纹影成像技术,在定容燃烧弹中研究了不同条件下的喷射特性.结果表明:不同条件下氢气射流的贯穿距、射流表面积以及射流体积随时间的增长趋势不同,但射流锥角在1 ms后随时间变化不大,差值稳定在2°以内;在超临界喷射进入超临界环境时射流与周围气体相互作用使湍流强度增强,这有利于夹带更多的周围气体.最后提出的氢气射流贯穿距经验公式具有较高的精度,可以利用这些结果优化氢内燃机混合气的形成和燃烧,为喷氢策略提供参考. 展开更多
关键词 亚/超临界 氢气射流 混合特性 卷吸比
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天然气发动机缸温闭环控制策略 被引量:1
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作者 徐凯峰 《内燃机与动力装置》 2025年第2期53-59,共7页
针对空燃比闭环控制天然气发动机的氧传感器故障率高、发动机控制不稳定的问题,以某V型20缸天然气发动机为研究对象,设计一种不受氧传感器制约的新的缸温闭环控制策略。分析缸温控制结构,设计缸温闭环控制模型和控制策略,标定优化发动... 针对空燃比闭环控制天然气发动机的氧传感器故障率高、发动机控制不稳定的问题,以某V型20缸天然气发动机为研究对象,设计一种不受氧传感器制约的新的缸温闭环控制策略。分析缸温控制结构,设计缸温闭环控制模型和控制策略,标定优化发动机控制参数,并进行发动机实际运行试验验证。试验结果表明:开启缸温闭环控制后,在点火提前角相同的条件下,发动机标定功率达到1900 kW,各缸平均排温由630℃降低至623℃,功率为1900 kW时的热效率由41.60%提高到42.15%,缸温闭环控制策略有效,提高了天然气发动机控制的稳定性,且整机性能有所提高。 展开更多
关键词 天然气发动机 控制系统 缸温 闭环修正 标定
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初始条件与NH_(3)体积分数协同的NH_(3)/柴油双燃料燃烧和污染物生成特性研究
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作者 袁文华 赵少敏 马仪 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2995-3008,共14页
为探究不同初始温度和初始压力下氨体积分数对NH_(3)/柴油双燃料燃烧和污染物生成特性的影响,基于定容燃烧弹建立NH_(3)/柴双燃料燃烧数值模型,研究不同NH_(3)体积分数(2.73%~12.27%)、初始温度(800~1200 K)和压力(1.5~3.5 MPa)条件下... 为探究不同初始温度和初始压力下氨体积分数对NH_(3)/柴油双燃料燃烧和污染物生成特性的影响,基于定容燃烧弹建立NH_(3)/柴双燃料燃烧数值模型,研究不同NH_(3)体积分数(2.73%~12.27%)、初始温度(800~1200 K)和压力(1.5~3.5 MPa)条件下先导柴油引燃预混NH_(3)的燃烧和污染物生成特性。研究结果表明:随NH_(3)体积分数增大,热释放率(HRR)从单峰向双峰转变,且该转变所需的NH_(3)体积分数随着初始温度升高和压力增大而降低,在单峰HRR模式下,燃烧持续期和HRR峰值随NH_(3)体积分数、初始温度升高和压力增大而增加,而在双峰HRR模式中,由于后期燃烧增强导致燃烧持续时间缩短,且第一个HRR峰值随着NH_(3)体积分数的增加而降低,第二个HRR峰值持续上升,此外,NH_(3)体积分数越高,氧化亚氮(N_(2)O)生成得越少,二氧化碳(CO_(2))生成也略有减少,但柴油燃烧受到抑制导致碳烟和氮氧化物(NO_(x))摩尔分数增大,通过将NH_(3)体积分数控制在HRR从单峰向双峰转变的临界点并增加初始压力,可显著减小NO_(x)的摩尔分数。 展开更多
关键词 NH_(3)/柴油 燃烧 排放 仿真 恒容室
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大缸径低浓度煤层气发动机喷氢稳燃调控研究
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作者 王乾 何义团 +2 位作者 廖世勇 付艳艳 秦子涵 《煤炭转化》 北大核心 2025年第2期111-121,共11页
针对大缸径低浓度煤层气发动机在燃烧时易出现爆震、循环变动大等非正常燃烧问题,创新性提出利用缸内直喷氢气的方式对其进行稳燃调控。该方法不仅可以提高混合气浓度,还可以改善煤层气低品质燃烧特性。采用数值模拟方法,探究过量空气... 针对大缸径低浓度煤层气发动机在燃烧时易出现爆震、循环变动大等非正常燃烧问题,创新性提出利用缸内直喷氢气的方式对其进行稳燃调控。该方法不仅可以提高混合气浓度,还可以改善煤层气低品质燃烧特性。采用数值模拟方法,探究过量空气系数为1.8工况下,均质点燃和射流引燃两种调控模式以及喷氢量对发动机稳燃效果的影响。研究发现:射流引燃模式在促进初期火焰传播方面更具优势,而均质点燃模式则更有利于缩短快速燃烧期;两种调控模式下增大喷氢量均可使燃烧相位提前,但当喷氢能量占比α大于12%时,随喷氢量增大,燃烧持续期的缩短效果不再明显;对比分析表明,当α小于10.5%时,射流引燃模式燃烧优化效果更佳,当α大于10.5%时,均质点燃模式燃烧优化效果更佳;最终确定过量空气系数为1.8工况下,采用喷氢量为54.1 mg(α=12%)的均质点燃模式为最优稳燃调控策略。 展开更多
关键词 低浓度煤层气 稳燃效能 喷氢相位 喷氢量
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