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不同沸点燃料及其混合物的闪沸喷雾特性试验被引量：4: 2014年; 利用MIE散射在定容弹内对不同沸点燃料的闪急沸腾(闪沸)喷雾特性进行了试验,采用的燃料按沸点从低到高依次为正戊烷、正己烷、正庚烷及以不同体积分数掺混的正戊烷-正庚烷混合燃料.通过对喷雾宏观图像的拍摄及分析,研究了在燃油过热度不断提高的喷雾条件下,闪沸喷雾特性的变化规律.结果表明:随着燃油过热度的不断提高,正戊烷、正己烷和正庚烷均会经历冷态喷雾、过渡闪沸和剧烈闪沸;在闪沸状态下,燃油过热度是影响喷雾特性的决定性因素;相同的燃油温度和环境背压下,在高沸点燃料中加入少量低沸点燃料将有效促进混合燃料的闪沸.; 姚卓王天友杨晟华宋志平; 关键词：汽油机过热度

可变滚流对GDI发动机低速工况喷雾和燃烧影响的试验被引量：5: 2015年; 在可视化缸内直喷(GDI)汽油机台架上,通过进气道入口处翻板和进气道内挡板改变缸内滚流比,使用粒子图像测速技术(PIV)研究了可变滚流对低速条件下喷雾过程的影响,得到喷雾油束的速度场及其对应的剪切应变率和涡量场;进一步通过台架试验,研究可变滚流对燃烧和排放特性的影响.结果表明:翻板和挡板的组合可使缸内较早地形成高强度滚流,滚流比相对于原始状态提高近2倍;高滚流使剪切应变率最大值提高到2,400,s-1,增强了油束内部的剪切作用,涡量最大值也增加到6,000,s-1左右,油束卷吸作用增强,油滴与空气接触面积增大,动量交换加剧,使得喷雾角加大、贯穿距缩短,燃油液滴破碎加剧、蒸发加快,增强缸内油气混合,燃烧放热率增加,燃油消耗率得到改善;高滚流下的CO排放降低,相比低滚流下最大降低32.5%,;但HC和NOx排放增加,相对于低滚流比最大增加54%,和91%,.; 张喜岗王天友李卫张志进; 关键词：缸内直喷汽油机低速喷雾燃烧

燃油温度对生物柴油喷雾特性影响的模拟被引量：4: 2015年; 运用新近开发的生物柴油物性预测模型,对大豆生物柴油喷雾模拟研究所需物性进行了系统预测,并将大豆生物柴油添加到开源模拟软件KIVA-3V的燃料库中.基于KIVA-3V软件,研究了柴油机后喷工况(环境温度为800~1400,K,环境密度为1.2~3.0,kg/m3)下,燃油温度对生物柴油喷雾特性的影响规律.模拟结果表明:随着燃油温度的增加,生物柴油的液相贯穿距减小,燃油气相质量分数和索特平均直径增大;生物柴油燃油温度每增加50,K,其液相贯穿距降低约10%,;燃油温度为473,K的生物柴油的喷雾特性与燃油温度为373,K的柴油基本相同.; 宋晓超王天友孟祥赞贾明; 关键词：生物柴油燃油温度

汽油直喷闪急沸腾喷雾特性的试验被引量：13: 2013年; 在定容弹内,利用喷雾液滴的Mie散射现象研究了直喷汽油机的闪急沸腾喷雾特性.引入近场锥角、远场锥角描述闪急沸腾条件下的喷雾塌缩现象.单孔、双孔和6孔喷油器喷雾试验结果表明:调整燃油温度和定容弹内的压力,喷雾可呈现出闪急沸腾现象;当出现闪急沸腾时,喷雾贯穿距、近场锥角和远场锥角呈现出不同于冷态喷雾的明显特征;6孔喷油器出现喷雾塌缩,其原因是闪急沸腾微爆效应产生的细小油滴在气流作用下改变方向导致喷雾重叠,而气流卷吸加剧了喷雾重叠,使喷油器轴线方向聚集大量燃油液滴,形成了实心的柱状喷雾体.; 宋志平王天友杨晟华姚卓; 关键词：直喷汽油机闪急沸腾微爆塌缩

可变滚流对缸内流动循环变动影响的试验研究被引量：1: 2016年; 利用PIV技术在一台基于直喷汽油机(gasoline direct injection,GDI)改造的光学发动机上测量了缸内滚流运动,通过进气道入口处翻板和进气道内挡板改变缸内滚流比,并利用本征正交分解(POD)方法将流场分解为平均流场、拟序流场、过渡流场和湍流流场,分析滚流运动对气流循环变动的影响。试验结果表明:翻板和挡板的组合能有效改变流场结构,使GDI汽油机缸内形成大尺度的单一滚流,滚流比提高近三倍。通过本征正交分解分析发现,拟序流场中拟序结构涡团的变动是缸内气流循环变动的主要来源。大尺度强滚流使平均流场占能比例大幅提升达30%,减少了能量向拟序流场的传递,使拟序流场循环变动降低近50%,从而抑制了缸内气流运动整体的循环变动。; 张宪会王天友刘大明李卫赵鹏; 关键词：内燃机直喷汽油机滚流本征正交分解

醇类汽油混合燃料EGR氛围下颗粒物排放特性研究被引量：1: 2015年; 在一台缸内直喷(GDI)汽油机上,研究了部分负荷工况下引入EGR和添加醇类燃料对发动机颗粒物数量浓度和体积浓度排放特性的影响.实验结果表明,对于汽油、E20(乙醇在混合燃料中的体积比例为20%)、Bu20(正丁醇在混合燃料中的体积比例为20%)3种燃料而言,随着EGR率从0增加到20%,核态颗粒物数量浓度最大升幅为31.6%、110.0%、55.0%,积聚态颗粒物数量浓度最高降幅分别达21.9%、29.2%、40.9%,体积浓度最高降幅分别达45.0%、55.0%、36.6%.在EGR率为0工况下,相对于汽油燃料,E20与Bu20燃料核态颗粒物排放数量浓度降幅分别达82.4%、64.9%,积聚态颗粒物排放数量浓度降幅分别达77.0%、56.0%,体积浓度降幅分别达78.4%、52.0%,在降低颗粒物排放方面,乙醇要优于正丁醇.; 魏群王天友张志进杨竞; 关键词：缸内直喷汽油机 EGR 正丁醇颗粒物排放

可变滚流GDI发动机气流循环变动的大涡模拟被引量：2: 2014年; 对一台可变滚流比直喷汽油机(GDI)缸内冷态湍流流场采用大涡模拟方法进行了多周期数值模拟,并通过PIV结果进行试验验证.在此基础上,引入了本征正交分解(POD)方法,基于相关系数(RI)将瞬时流场分解为平均流场、拟序流场及湍流流场,并对不同滚流强度下各分流场的循环变动特性进行了研究.结果表明:滚流翻板关闭将显著提高缸内滚流强度;提升转速及滚流比会使缸内气体质量明显增加,同时使缸内充量循环变动显著降低;流场分解所获得的分流场可分别反映流场不同尺度流动的特性.各分流场所占能比例不同,且随曲轴转角变化,反映出各流场之间能量的相互传递,其中平均流场占能比最高,在70%以上.POD分解所得到的各分流场的时间系数均方差能够量化其循环变动,拟序流场的循环变动要远远大于其他分流场的循环变动,提升发动机转速使循环变动略有降低,但增大滚流比能够明显降低循环变动.; 李卫王天友刘大明赵鹏张宪会; 关键词：缸内直喷汽油机本征正交分解

闪急沸腾条件下的乙醇气泡生长数值模拟被引量：1: 2015年; 采用能量方程和动量方程耦合求解的方法,开展了闪急沸腾条件下的乙醇气泡生长数值模拟研究.通过与过热水和三氟三氯乙烷气泡生长的实验数据对比,验证了数值模拟方法的准确性.在此基础上,通过改变环境压力和过热度,研究了不同初始状态下乙醇气泡半径、生长速度、生长加速度、不同的力、热边界层温差和厚度等参数随时间的变化规律.结果表明,乙醇气泡生长过程中表现出的生长特性是抑制生长的表面张力、黏性力、流动阻力和促进生长的气泡内外压差及热反馈效应相互竞争的结果.雅各比数Ja对不同阶段的气泡生长特性有较大影响,随雅各比数增大,乙醇气泡生长过渡阶段由热传递控制逐渐转变为惯性力控制;环境压力一定时,雅各比数越大,乙醇气泡在表面张力控制阶段的生长延迟时间越短,最大加速度越大,在热传递控制阶段的生长速度也越快.; 王天友刘宗伟贾明孙凯; 关键词：乙醇闪急沸腾

EGR氛围下异丁醇和乙醇对直喷汽油机燃烧和排放的影响被引量：6: 2016年; 在一台1.8,L直列4缸涡轮增压直喷汽油机上,分别燃用汽油、异丁醇占混合燃料的体积分数为20%(IB 20)、40%(IB 40)、乙醇体积分数为20%(E 20)和40%(E 40),保持转速和转矩不变、过量空气系数为1,在不同EGR率下分析异丁醇和乙醇汽油的燃烧和排放特性.结果表明:异丁醇和乙醇都会使火焰发展期延长;乙醇可以促进EGR氛围下的火焰传播,但会导致燃烧温度升高,有效热效率下降;异丁醇能够降低燃烧温度,提高有效热效率.部分负荷时,废气再循环(EGR)结合异丁醇可以实现更低的燃油消耗.异丁醇和乙醇均能降低THC和颗粒物数量浓度排放,但乙醇会使CO和NO_x排放增加.异丁醇可以在EGR的基础上进一步降低NO_x排放,降低颗粒物数量浓度排放的效果也优于乙醇,排放控制方面比乙醇更有优势.; 杨竞王天友李磊魏群; 关键词：直喷汽油机异丁醇乙醇废气再循环

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国家自然科学基金(51276127)

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