国家自然科学基金(51175530)
- 作品数：17 被引量：39H指数：4
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- 相关机构：重庆大学河南农业大学重庆交通大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理理学机械工程更多>>
- 壁面温度对微型内燃机燃烧特性的影响被引量：2
- 2016年
- 为了研究微型内燃机燃烧特性,搭建燃烧测试平台,分别对壁面温度40、90、120、130、145℃条件下的燃烧特性进行测试.试验结果表明:随壁面温度的逐渐提高,燃烧始点延迟,平均指示压力和燃烧压力呈线性降低趋势;但燃烧放热率加快,燃烧持续期缩短,循环变动率降低,燃烧稳定性增强.当壁面温度增至130℃时,微型内燃机表现出最好的燃烧稳定性.继续提高壁面温度至145℃时,燃烧持续期反而增加,燃烧稳定性显著恶化.微型内燃机较大的面容比是壁面温度能够较大程度影响进气与燃烧的主要原因.利用壁面温度对微空间燃烧过程的影响,提出不同热特性材料组合式微型内燃机的构造.
- 唐志刚张力陈曦王庆朋
- 关键词：壁面温度微燃烧
- 粗糙结合面法向接触的能量耗散与阻尼特性研究被引量：11
- 2017年
- 为了能够预测粗糙结合面法向接触的能量耗散和阻尼的变化规律,在Hertz和Abbott-Firestone经典接触模型的基础上,提出了一种加载-卸载混合弹塑性接触模型。首先,研究单个微凸体在完全弹性和塑性接触状态下的受力特性,推导出混合弹塑性状态下接触面积和力的数学表达式,进而研究能量变化规律和接触阻尼特性。然后,通过文献中的实验数据,并且和完全弹性、塑性状态下的接触模型进行对比,验证了该模型的有效性。在此基础上,分析能量耗散和法向接触阻尼与法向变形量、硬度以及硬度指数的关系。结果表明,结合面能量耗散随着法向变形量的增加而变大,而法向接触阻尼随之减小;在法向变形量一定时,接触阻尼随着材料硬度的增加而变大,而硬度指数的影响很小。
- 王庆朋张力唐志刚罗求顺
- 关键词：能量耗散
- 缸径对微型内燃机微燃烧性能影响和极小化分析被引量：1
- 2016年
- 为研究缸径对微型内燃机微燃烧特性的影响机理及探索实现燃烧的临界缸径,采用层流有限速率模型和甲醇燃烧化学反应机理及动态网格技术,对其闭口热力系的瞬态预混层流燃烧过程进行动态多维仿真。并运用微观化学反应机理对不同缸径和压缩比时的微型内燃机燃烧和排放性能进行分析。研究结果表明:仿真与试验结果比较吻合,当缸径从10.8mm减至3.38mm时,缸内平均温度和压力及NO、CO、CH_2O排放浓度呈先增大后减小的趋势,最高压力值增加了约1.5MPa。在文中参数下,实现燃气完全燃烧的临界缸径约为4.5mm,完全不燃烧的缸径约为3.38mm。通过进一步分析,揭示了缸径对燃烧性能的影响主要取决于缸内未燃低温燃气总量和对环境散热量占燃烧释放总热量比值两个因素。分析还表明,随着缸径变化,缸内自由活性基团浓度和基元反应速率都将变化,并影响整个燃烧过程。随着压缩比提高,缸内温度和压力及NO、CO和CH_2O排放浓度增大。
- 唐刚志张力尚会超
- 关键词：内燃机微燃烧化学反应机理极小化
- 考虑微凸体相互作用的确定性接触模型被引量：3
- 2018年
- 为了分析粗糙表面上微凸体相互作用对接触特性造成的影响,在确定性接触模型的基础上,通过增加几何重叠和固体表面能等约束条件,并且根据材料守恒原理对相互作用的微凸体进行合并。通过不同的法向变形量、采样间隔和粗糙度,分析微凸体相互作用对接触面积、峰数量、平均峰半径和峰高度的影响,并且与未考虑微凸体相互作用的结果进行对比。结果表明:不论是否考虑微凸体相互作用,接触面积与法向载荷的关系均为线性,这与已有结论是吻合的;对于小的法向变形量和大的采样间隔,微凸体相互作用可以忽略,但随着法向变形量增加、采样间隔减小以及不同的粗糙度,对接触特性的影响愈加明显,与未考虑微凸体相互作用的结果相比,微凸峰数量减少,而接触面积、平均峰半径和峰高度增加。引入几何重叠和固体表面能为考虑微凸体相互作用提供了一个行之有效的研究方法。
- 王庆朋张力张力陈斌
- 关键词：微凸体相互作用接触特性
- 粗糙表面确定性接触模型中峰的再定义被引量：6
- 2016年
- 为了解决目前不同微凸峰确定准则所等效的接触模型中可能存在峰的不连续、重叠、丢失而造成接触过程中缺失基准,从而导致粗糙表面在相互作用过程中不能进行有效计算等问题,在3点峰和3点谷的基础上,定义当3个连续峰的中间峰高于相邻峰时为真峰、当3个连续谷的中间谷低于相邻谷时为真谷,并对其进行匹配得到"谷-峰-谷"模式的微凸峰。通过一组粗糙表面,分析了不同的采样间隔和粗糙度对峰数量、平均峰半径和峰高度的影响,并与文献中不同的准则进行了对比。结果表明:不同微凸峰确定准则所等效的模型具有很大的不确定性;随着采样间隔的增加,峰数量明显减少,平均峰半径和峰高度增大,当采样间隔小于0.5μm时,不同的确定准则影响减小;随着粗糙度的降低,峰数量略微增多,平均峰半径增大,平均峰高度减小。该模式的微凸峰为接触特性的演化提供了一个基准。
- 王庆朋张力杜宝程郑仁蔚
- 考虑应变硬化的混合弹塑性接触模型被引量：5
- 2016年
- 为了更加真实地反映粗糙表面的实际接触情况,根据表面微凸体变化的连续性、单调性和光滑性原理提出了一种新的混合弹塑性接触模型。该模型在球体初始接触时,就考虑更小微凸体的塑性变形和较大变形量时的应变硬化。通过反正切函数构建一组函数,用来表征接触过程中变形状态的变化,利用Meyer硬度指数反映应变硬化的影响,进而导出接触面积和接触载荷的数学表达式。通过采用文献中已有的铜、铝合金和纯镍材料的实验测试结果,以及文献中不同的弹塑性接触模型的计算结果进行对比分析,结果表明,该模型的计算结果能够很好地与实验测试结果吻合,尤其是在大变形量、出现应变硬化的情况下,更能体现出该模型的优势。
- 王庆朋张力尚会超唐志刚
- 关键词：微凸体
- 燃烧室热边界对微型发动机瞬态燃烧特性影响数值分析被引量：2
- 2014年
- 为了研究燃烧室热边界对微型内燃机微燃烧特性的影响,以指导燃烧室设计,采用层流有限速率模型对微燃烧过程进行了仿真。首先对仿真结果开展了有效性分析,探讨了网格尺寸、时间步长、步长内最大计算步数3个建模因素对仿真结果的影响,结果表明仿真与实验比较吻合。在此基础上探索了散热系数、壁面厚度和材料3个参数对燃烧特性的影响。结果表明,散热系数对燃烧特性有较明显的影响,散热系数从0增加到55 W/(m2·K)时,压力升高率减小,着火点延后,最高压力值下降了2个大气压。壁面厚度和材料对燃烧特性影响不大,分析表明这是由于在热量从缸内传到外界环境的热流路径中主要传热热阻是外壁面与环境之间的对流换热热阻所致。
- 唐刚志张力杜宝程尚会超
- 关键词：微燃烧
- 添加剂对微型内燃机甲醇燃烧影响的机理分析被引量：3
- 2016年
- 针对电热塞点火微型内燃机燃用甲醇(CH_3OH)燃料时失火率高、循环变动大等问题,提出了采用双氧水(质量分数30%H_2O_2)和硝基甲烷(CH_3NO_2)改善微空间甲醇燃烧的方法,并进行试验测试.试验结果显示,甲醇添加双氧水未能改善燃烧,并使燃烧恶化,加重失火;而甲醇添加硝基甲烷可改善甲醇燃烧,使得循环变动显著降低,并提高了燃烧稳定性.燃烧动力学分析表明,双氧水和硝基甲烷2种添加剂存在类似的助燃机理,都是通过贡献羟基(OH),改善着火性能以及燃烧稳定性.双氧水通过H_2O_2分解产生自由基OH,而硝基甲烷通过自身分解产生CH_3和NO_2并与HO_2/H反应产生OH,从而改善微空间甲醇燃烧.由于试验中双氧水质量分数较低,在添加H_2O_2的同时,混合气中水分增加,降低了初始混合气温度,一定程度上抑制了燃烧,使得双氧水丧失助燃效果.
- 唐志刚张力陈曦尚会超唐刚志
- 关键词：微型发动机双氧水硝基甲烷助燃
- 添加剂对微型活塞式内燃机铂丝炽热点火燃烧特性影响的实验研究被引量：1
- 2015年
- 针对微型活塞式内燃机采用铂丝炽热点火模式燃用甲醇、乙醇燃料时,失火率高、放热速率低、燃烧持续期长的问题,分别设计了添加硝基甲烷、双氧水添加剂的测试试验。硝基甲烷使着火时刻提前、燃烧速率加快、循环变动降低,而双氧水却使燃烧速率减慢、失火率升高。为分析硝基甲烷对铂丝炽热点火燃烧的助燃机理,分别设计了甲醇和乙醇混合不同比例硝基甲烷的测试试验。结果表明:硝基甲烷可调节燃烧始点从而影响甲醇、乙醇铂丝炽热点火燃烧的平均有效压力及其循环变动特征;硝基甲烷的添加所产生的燃烧始点的提前及燃烧持续期的缩短是循环变动降低的重要原因,但硝基甲烷比例过高时,铂丝炽热点火模式的燃烧始点位置分散、循环变动增大、动力性能下降。
- 尚会超张力唐刚志陈曦
- 关键词：微型发动机甲醇硝基甲烷燃烧诊断
- 缸径和压缩比对微型内燃机微燃烧性能的影响被引量：6
- 2014年
- 为了考察缸径和压缩比对微型内燃机微燃烧特性的影响规律和机理,采用层流有限速率模型耦合甲醇-硝基甲烷燃烧化学反应机理,对其燃烧过程进行了多维仿真.深入分析了缸径和压缩比对微燃烧特性的影响.仿真结果与实验结果比较一致,缸径对甲醇-硝基甲烷微型内燃机微燃烧特性影响显著.当缸径从9.00mm减小到3.38mm时,在压力上升阶段,缸内压力和温度增大;最高压力值先增大后减小,最终最高压力值下降约6×105 Pa,到达最高压力值所需时间缩短约30℃A;燃气燃烧速率也增大,完全燃烧时刻提前约40℃A.进一步分析揭示了缸径影响燃烧特性的本质机理,缸径对缸内燃烧特性的影响取决于缸内未燃燃气总量、散热损失占燃烧释放总热量比值、燃料完全燃烧时刻这3个因素.在给定参数下,实现完全燃烧临界缸径约为3.38mm.随压缩比提高,缸内压力和温度增大且最高压力值和温度值也增大.
- 唐刚志张力尚会超杜宝程
- 关键词：微机电系统微燃烧反应机理数值仿真
