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  • 论文全文 - 设计与智能制造2022学术年会 数字孪生与智能制造技术
    高硅铝合金缸套适用于军民两用轻量化车辆发动机,具有质量轻、导热性好、与铝活塞热物理性能相容性好等优点,在内燃机领域有着良好的应用前景。该篇文章综述了近年来国内外关于高硅铝合金缸套的研究进展,从提升摩擦磨损性能的角度介绍了材料制备及表面加工方面的研究现状,并进行了展望,旨在推广高硅铝合金缸套在车辆发动机上的应用,为该缸套的减摩耐磨技术方面提供指导性思路。
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  • 论文全文 - 设计与智能制造2022学术年会 数字孪生与智能制造技术
    柴油车DPF主动再生过程中,发动机转速可能会突然降至怠速(DTI),此时热量无法通过排气及时排出,DPF受到巨大的热负荷,可能导致熔融或开裂。为预防DPF损坏,本文研究了整车道路工况下SiC-DPF载体在不同车速、碳载量、再生持续时间和目标DTI再生温度下的温度特性。结果表明,DPF后端的放热速率、峰值温度和温度分布均为轴向最大。DPF径向温度分布不均匀,其中外部的温度不均匀性尤为显著。最高温度和最高温度梯度随碳载量和目标DTI再生温度的增加而增加,随车速和再生持续时间的增加而降低,再生效率也有类似的规律。为了在DPF热承载范围内获得更好的再生性能和燃油经济性,应仔细选择合适的碳载量和目标DTI再生温度。最后,基于试验数据,建立了DPF再生的最高温度和最高温度梯度预测模型。模型的平均误差分别为1.06%和2.66%,可用于确定安全再生的温度曲线和碳载量阈值。
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  • 论文全文 - 设计与智能制造2022学术年会 数字孪生与智能制造技术
    排气热管理(ETM)技术在降低内燃机排放污染物方面发挥着重要作用,特别是在冷启动和预热工况下。文章综述了基于发动机和附加设备的ETM方法和应用,为深入了解内燃机和排气热管理系统的热行为、以提高ETM的性能。基于发动机的ETM技术由于额外的燃料消耗或有限的应用范围而不能发挥其最大潜力。耦合多种技术的解决方案越来越流行,以降低单一基于发动机的ETM技术带来的燃油消耗和排放惩罚。此外,利用附加设备的排气热管理应用,特别是基于电加热催化剂和热能存储系统的,由于碳中和的需求,正逐步被重视。
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  • 论文全文 - 设计与智能制造2022学术年会 数字化设计与仿真技术
    为了有效控制 DPF 的主动再生,对发动机排气温度进行热管理是必要的。[1]本研究搭建了发动机的试验 台,通过控制节气门开度、改变后喷油量等措施探究不同因素对排气温度的影响。通过分析稳态实验数据得出, 减小节气门开度可有效提高排气温度,特别是节气门开度为 20%时相对于全开度,DOC 前的温度可提高约 80℃。 此外,随着后喷油量的增加,排气温度的提升相对有限,且后喷油量越多,排放恶化越严重。本实验旨在寻求一 个合适的节气门开度及后喷燃油量,以期得到较高的排气温度和较低的排放。
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  • 论文全文 - 设计与智能制造2022学术年会 数字化设计与仿真技术
    随着我国柴油机污染物排放标准对氮氧化物排放和NH3泄露要求越来越严苛,研究Urea-SCR载体前端气体速度均匀性和NH3分布均匀性具有十分重要的现实意义。为研究SCR载体前端气体速度和NH3分布,提出一种能够准确评估速度均匀性和NH3分布均匀性的方法。将该方法写入Star-CCM+报告管理器仿真计算均匀性指数,并进行SCR单点转化效率试验以验证该方法的准确性。通过将仿真计算的均匀性指数与试验测得的转化效率进行对比,结果表明:该方法能够准确评价SCR载体前端气体速度和NH3分布均匀性,为柴油机Urea-SCR载体前端气体速度和NH3分布研究提供参考。最后,采用上述均匀性评价方法对SCR载体前端速度均匀性的影响因素进行仿真研究,结果表明:排气流量越小、温度越低,SCR载体前端速度均匀性越好。
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  • 论文全文 - 设计与智能制造2022学术年会 数字孪生与智能制造技术
    质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为高效环保的电池,其双极板的结构可直接燃料电池的性能。作者在传统梯形挡块流场的基础上,提出一种改进的三分区挡块流场,采用数值仿真的方法,建立了三维多相质子交换膜燃料电池模型并考虑Forchheimer惯性效应,对比研究了改进的三分区挡块流场与传统平行流场、传统梯形挡块流场的传质特性和燃料电池性能。研究发现,改进的三分区挡块流场和传统梯形挡块流场一样可以挡块附近流体过块速度,有利于增强惯性效应,增强传质。此外,改进三分区挡块流场进一步优化了传统梯形挡块流场不同区域的挡块高度,增强了多孔电极中的除水能力,增强了PEMFC的电池性能。改进三分区挡块流场与传统平行流场相比,其净功率的提升最大可达5.16%,研究结果为PEMFC双极板结构的研究提供参考。
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  • 论文全文 - 设计与智能制造2022学术年会 高强化材料与结构技术
    国家发布《节能与新能源汽车路线图2.0》,大力鼓励发展节能车。由于纯电动车受到动力电池价格高昂、车辆续航里程短等问题的限值,无法得到有效推广。而增程式电动汽车作为纯电动汽车的平稳过渡车型得到了发展。本文搭建了增程式混动汽车模型,设定了纯电动模式、增程模式和能量回收模式的控制策略,通过测试仿真模型,验证了整车模型动力性、经济性和控制策略的有效性。
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  • 论文全文 - 设计与智能制造2022学术年会 数字孪生与智能制造技术
    润滑系统直接影响着柴油机的起动性能和起动时发生的磨损情况,通常情况下柴油机低温乏油起动会发生较为严重的磨损现象。本文利用GT-SUITE软件建立了带有燃烧模型的某V6柴油机一维润滑系统瞬态模型,并通过台架试验数据对仿真模型进行了标定和校核。该模型包含了燃烧和润滑两个模块,研究了-20℃低温起动条件下,1-5s五个不同起动时间内机油填充的过程,同时分析了当转速达到稳态时关键摩擦副的润滑一致性问题。结果表明,3s以上的起动时间能够保证该型柴油机在-20℃低温下可靠起动。同时当转速达到稳定时该款柴油机的同类轴承入口压力一致性误差均小于1bar,润滑一致性良好,表明该款柴油机润滑系统满足设计要求。
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  • 论文全文 - 设计与智能制造2022学术年会 数字化设计与仿真技术
    基于流动式定容燃烧试验装置以及CONVERGE三维仿真平台,研究了冷起动工况下喷射压力对柴油自由射流的喷雾宏观特性及着火过程的影响。结果表明:在冷起动工况条件下,随着喷射压力的增大,喷雾液相贯穿距几乎不变,气相喷雾贯穿距增大,气/液相喷雾锥角增大,而在低喷射压力(20MPa)下有较大的液相贯穿距;不同喷射压力条件下,喷雾内的局部温度以及局部当量比分布规律相似;随着喷射压力的增加,着火滞燃期呈现先减小后增大的变化趋势,这是由于随着喷射压力的增大,喷雾头部的低温高当量比区域面积增大,促进了低温反应的进行,从而缩短滞燃期;另一方面,较高的喷射压力使得喷雾流速增大,抑制了喷雾低温核心区域CH2O和热量的累积,进而恶化了低温反应阶段向高温反应阶段的过渡,从而导致滞燃期增大。
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  • 论文全文 - 设计与智能制造2022学术年会 数字化设计与仿真技术
    针对超声场激励对异辛烷燃烧过程的影响特性,分析了宏观与微观层面的超声波调控作用机理。利用发动机台架试验对原机三维燃烧数值模拟模型进行验证,基于燃烧室内物理嵌入动网格声源面方法,实现将20 kHz振幅为300μm超声波成功馈入燃烧场。将有、无超声馈入燃烧室的工作缸压差值作为超声辐射压力扰动,利用CHEMKIN研究了超声场激励对异辛烷的着火延迟期、中间反应组分及敏感性的影响特性。通过对比分析超声馈入方案S1~S3及无超声馈入方案S0,结果表明:S1~S3方案均使燃烧相位得以提前,S2和S3中C3H6、IC4H8和C2H4的峰值摩尔分数分别提升42%、24%、27%和22%、9.6%、5.3%,且两者异辛烷燃尽时间均提前0.18s。当量比为1且初始温度分别为1300K和1700K时,着火延迟期分别缩短6.4%和31.8%,且均促进了OH自由基的大量生成。通过合理设计超声参数及声场馈入策略,能对异辛烷燃烧特性产生显著调控作用。
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