刘栋
- 作品数：7 被引量：20H指数：2
- 供职机构：北京理工大学机械与车辆学院更多>>
- 发文基金：中国人民解放军总装备部预研基金国家部委预研基金国家部委基础科研基金更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理理学更多>>
- 柴油机侧卷流和分卷流燃烧系统性能测试与分析
- 2022年
- 侧卷流燃烧系统(Lateral Swirl Combustion System,LSCS)和分卷流燃烧系统(Separated Swirl Combustion System,SSCS)均是利用特殊设计的燃烧室壁面导流结构来引导缸内喷雾形成卷流运动,达到改善油气混合质量的目的。两种燃烧系统在缸内的布油策略不同,为对比研究两种燃烧系统的性能,该研究利用模拟增压单缸柴油机进行了侧卷流燃烧系统和分卷流燃烧系统在不同负荷和过量空气系数下的燃烧性能试验;采用AVL Fire软件探究了两种燃烧系统改善油气混合过程的机理。试验结果表明:不同工况下,侧卷流燃烧系统的燃油消耗率和碳烟排放均低于分卷流燃烧系统;相比于分卷流燃烧系统,侧卷流燃烧系统在不同负荷下的燃油消耗率降低了2.4~7.8g/(kW·h),碳烟排放降低了2.7~3.9FSN(Filter Smoke Number,滤纸式烟度单位);在不同过量空气系数下的燃油消耗率降低了3.2~9.8 g/(k W·h),碳烟排放降低了2.3~3.8FSN,燃油消耗率最大降幅为4.3%,碳烟排放最大降幅为87.0%。仿真结果表明:侧卷流燃烧系统中,油束在分流造型的导流作用下形成侧向卷流运动,相邻两束卷流在流出分流造型时产生壁射流干涉作用,进一步提高了燃烧室内的空气利用率;而分卷流燃烧系统在活塞下行时,油束触壁位置的改变导致了燃油聚集现象,不利于油气混合过程。相较于分卷流燃烧系统,侧卷流燃烧系统的空气卷吸量增加了9.3%,在当量比为2~4区间内的燃油质量比例较小,在当量比<1~2区间内的燃油质量比例较大,表明侧卷流燃烧系统的油气混合均匀性较好。因此,侧卷流燃烧系统对油气混合过程的改善作用更为显著,明显提升了直喷式柴油机的燃烧性能,减少碳烟生成。研究结果可为直喷式柴油机燃烧室结构设计和优化提供技术参考。
- 张智李向荣刘洋刘丽芳刘栋常江
- 关键词：燃烧直喷式柴油机燃烧系统
- TCD燃烧系统对柴油机燃烧和排放性能改善效果的试验研究被引量：2
- 2021年
- 为探究道依茨TCD2015柴油机上配备的导流燃烧系统(简称TCD燃烧系统,T表示涡轮增压器,Turbocharger,C表示进气中冷,Charge air cooling,D为柴油颗粒捕集器,Diesel particle filter)对改善柴油机燃烧性能和降低污染物排放的效果,采用单缸机试验对TCD燃烧系统在不同转速、负荷和过量空气系数下的燃烧和排放性能进行研究。试验结果表明不同工况下TCD燃烧系统燃油消耗率和Soot排放量均低于传统ω燃烧系统,燃油消耗率最大降幅为7.01%,Soot排放量最大降幅为86.67%,且低过量空气系数(1.2~1.6)下TCD燃烧系统仍具有较好的性能。为揭示TCD燃烧系统改善油气混合促进燃烧的机理,采用AVL Fire软件建立了柴油机性能仿真模型。计算结果表明,TCD燃烧系统的环状凸起结构将燃油导向内外两室,从而促进了缸内燃油发展过程,燃油当量比大于4的浓混合气区域燃油质量比例相比ω燃烧系统降幅最大为9.75%,活塞下移时TCD燃烧系统内油束撞击浅盘侧壁形成撞壁射流扩大了燃油扩散面积,从而改善了缸内油气混合质量,燃油当量比小于1的均匀混合气区域燃油质量比例相比ω燃烧系统降幅最大为7.45%,因此TCD燃烧系统能够有效改善柴油机的燃烧和排放性能,可应用于柴油机高负荷和低过量空气系数工况综合性能提升。研究结果可为柴油机燃烧系统开发和改进提供参考。
- 康与宁李向荣薄大伟陈彦林刘栋常江
- 关键词：柴油机燃烧过程排放特性
- 柴油机侧卷流和ω燃烧系统性能试验与仿真被引量：1
- 2021年
- 基于侧卷流燃烧系统(lateral-swirl combustion system,LSCS)良好的油气混合与燃烧效果,在多种实际工况下对侧卷流和ω燃烧系统进行了试验研究,将两者的燃烧及排放结果进行了对比分析,并通过仿真研究揭示其工作机理。试验结果表明:在各种工况下,相比ω燃烧系统,侧卷流燃烧系统的燃油消耗率和碳烟排放均降低,其中燃油消耗率最大降幅为3.83%,碳烟排放最大降幅为82.21%;侧卷流燃烧系统瞬时放热率大,缸压和缸内平均温度更高。仿真结果表明:侧卷流燃烧系统的分流造型及时将燃油导流向壁面两侧,避免了燃油在壁面的堆积,从而有利于充分利用燃烧室周向空气,提高混合燃烧性能,减少碳烟生成。
- 陈金昊李向荣魏福华陈彦林刘栋常江
- 关键词：柴油机燃烧仿真
- 侧卷流和复合卷流燃烧系统混合燃烧特性
- 2024年
- 为研究侧卷流燃烧系统(LSCS)和复合卷流燃烧系统(MSCS)对直喷式柴油机性能的影响,通过单缸柴油机台架开展了LSCS和MSCS的燃烧性能试验,结合仿真分析,揭示了LSCS和MSCS的缸内油、气混合特性.结果表明:在小负荷和高过量空气系数φ_(a)下,MSCS体现出较好的燃烧性能,相比于LSCS,其燃油消耗率最大降幅为3.6 g/(kW·h),碳烟排放最大降幅为0.13 g/(kW·h),燃烧持续期最大降幅为2.6°CA;但在大负荷和低φ_(a)下,LSCS体现出更好的燃烧性能,相比于MSCS,其燃油消耗率最大降幅为2.6 g/(kW·h),碳烟排放最大降幅为0.56 g/(kW·h),燃烧持续期最大降幅为2.8°CA.仿真结果表明:随负荷减小或φ_(a)增大,燃油射流贯穿能力减弱,复合卷流燃烧室的弧脊能更有效地提升油、气混合质量;随负荷增大或φ_(a)减小,燃油射流贯穿能力增强,复合卷流燃烧室的弧脊阻碍了燃油射流扩散,侧卷流燃烧室的分流造型能更显著地改善油、气混合过程.
- 常江李向荣刘洋谢亮谢亮陈彦林
- 关键词：直喷式柴油机
- 基于正交试验设计的内燃机气缸套预紧工况变形研究被引量：8
- 2009年
- 利用正交试验设计方法考察设计因素对气缸套变形的影响趋势和相互关系.选取凸缘锥角、预紧力和接触面上的摩擦系数作为考察因素,建立了气缸套和机体的组合有限元模型,基于正交试验设计方法设计了16组计算方案,计算出气缸套的位移和应力结果.根据计算结果分析了以上3个因素对气缸套预紧变形的影响,给出了各因素间精确的量化关系.结果表明:以降低气缸套最大拉、压应力为优化目标时,降低预紧力是最重要的优化目标,其次是适当增加缸套凸缘锥角,降低表面摩擦系数效果最不明显.
- 李超廖日东张卫正刘栋
- 关键词：内燃机气缸套正交试验设计
- 基于虚拟裂纹闭合法计算裂纹扩展的能量释放率被引量：8
- 2010年
- 研究利用虚拟裂纹闭合法(VCCT)和通用有限元程序计算裂纹扩展能量释放率(G).利用开发的接口单元,将VCCT集成于有限元软件中.基于这一原理,通过ABAQUS用户单元子程序UEL编写9,16,20节点接口单元,将VCCT法集成于8节点和20节点6面体网格中,直接通过有限元计算输出能量释放率,无需进行复杂的后处理.最后,通过2个算例对该接口单元进行了验证.结果表明,利用所编写的界面单元能够得到准确的计算结果,同时提高了计算效率.
- 肖涛左正兴刘栋龙凯
- 关键词：能量释放率接口单元有限元法
- 柴油机分卷流燃烧系统燃烧和排放性能试验研究被引量：2
- 2019年
- 为了提高柴油机燃烧室的油气混合性能、降低燃油消耗率和碳烟排放,该文提出了柴油机分卷流燃烧系统。利用单缸机试验系统和仿真计算分析了分卷流燃烧系统在不同工况下的燃烧和排放性能。单缸机试验结果表明:在各试验工况下,分卷流燃烧系统燃油消耗率均比双卷流燃烧系统低,油耗最大降幅为5.41%,碳烟排放最大降幅为20.48%。仿真计算表明分卷流燃烧系统当量比为0.66到2区间内的燃油比例较高,当量比大于2的燃油比例较低,分卷流燃烧系统缸内当量比分布均匀,因而油耗降低,热效率提高,碳烟生成较少。分卷流燃烧系统对于推动柴油机节能减排有着重要的意义。
- 周海琴李向荣王陈彦林康与宁刘栋刘福水
- 关键词：柴油机仿真燃烧性能碳烟排放单缸机
