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    2024年 第46卷 第1期
    刊出日期:2024-01-28
  • 专栏
  • 内燃机轴系扭转振动控制技术研究与发展
    周炎,姜小荧,韩霄,伍勇
    基于系统的调研与分析,总结内燃机轴系扭转振动控制技术的研究与发展情况。对内燃机轴系扭转振动控制技术的计算分析、测试与校准、衡准、控制方法以及扭振减振器优化设计、扭振监测诊断与智能控制、新型扭振减振与传动装置等研究及进展进行分类介绍与总结,可为全面概括性地了解该领域的技术发展提供参考。
    2024,46(1):1-7[摘要][PDF  2514K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.001

  • 液氨高压喷雾特性实验研究
    陈溪,张振先,董鹏博,隆武强
    结合定容燃烧弹和高速摄影技术建立喷雾可视化实验平台,模拟柴油机缸内高温高压的喷射环境,研究环境温度、环境压力和喷射压力对液氨宏观喷雾特性的影响。结果表明,液氨喷雾对环境温度敏感性极高,提高环境温度和环境压力均可不同程度地提高氨蒸发比例,使其在喷雾体积空间内分布更均匀,进而形成高质量混合气。在高环境温度下提高喷射压力虽可改善蒸发效果,但对于蒸发速率的改善并不明显。
    2024,46(1):8-14[摘要][PDF  3166K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.002

  • 氢发动机SCR催化器的NOx转化效率模拟
    胡雨馨,张帆,裴毅强,蒋中锋
    建立一维选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化器模型,采用稳态、瞬态小样试验标定SCR化学反应动力学机理,并分析SCR催化器对氢发动机排气中NOx的催化还原过程。结果表明:入口O2体积分数对NOx催化还原有抑制作用,但入口H2O体积分数对NOx转化效率没有明显影响;当温度为250~400 ℃时,线性温升工况NOx转化效率高于稳态工况且超过98%;氢发动机排气温度和原排NOx体积分数随功率增大而增大,当功率大于60 kW且氨氮比等于1时,SCR催化器转化效率小于95%;增加氨氮比对NOx转化效率的提高作用较小,这是由于在高温条件下增加的NH3倾向与O2反应。
    2024,46(1):15-21[摘要][PDF  1719K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.003

  • 船舶湿法脱硫排气白色烟羽治理技术
    李明,肖飞,杨阳,薛京
    基于温湿图切线模型,采用直接加热法、空气加热混合法和冷凝法对温度为20~30 ℃、相对湿度为80%的船舶烟气进行消白设计。经湿法脱硫后,对于温度为30 ℃的烟气,用空气加热混合法所需的临界温升为直接加热法的49%,且空气加热混合法工艺较简单,经济性更好。针对某船舶主机设计空气加热混合法除白烟方案,加装混合器后,烟气和空气混合更均匀。CFD计算结果显示,在当量比为7.6%的理想空气条件下,混合器可使换热效果从4%提升至62%;当量比为13.7%时经济性较好,换热效果可达90%。
    2024,46(1):22-28[摘要][PDF  2702K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.004

  • 基于废气再循环的防爆柴油机清洁燃烧技术
    王晓
    针对某型煤矿用防爆柴油机NOx排放物污染严重、危害大的问题,分析防爆柴油机的燃烧过程,建立燃烧数学模型。通过流体仿真分析软件对基于废气再循环系统的防爆柴油机的清洁燃烧过程模拟仿真并进行台架试验。试验结果表明:在8种工况下加装废气再循环的系统在优化后的废气再循环开度下防爆柴油机CO排放加权平均值为0.004 5%,与未加装废气再循环的系统相比体积分数增加0.004 5%;加装废气再循环的系统在优化后的废气再循环开度下防爆柴油机NOx排放加权平均值为93.35×10-6,与未加装废气再循环的系统相比降低56.17%,采用废气再循环的系统对降低防爆柴油机的NOx排放效果明显。
    2024,46(1):29-40[摘要][PDF  7081K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.005

  • 基于机器学习的柴油机标准油耗模型
    张绍荣,丁鹏,刘凤阳,李兴章,冯坦
    针对卡车油耗影响因素多,无法简单进行对比的问题,设计一种基于机器学习的油耗模型。通过前期大量数据的训练和模拟,该模型可以利用车辆行驶参数(如发动机转速、转矩、车速)以及环境因素(如环境温度、环境压力)来计算实时油耗,并得到累计油耗,最终可将偏差控制在3%以内。该方法可为柴油机的油耗分析提供新的思路。
    2024,46(1):41-44[摘要][PDF  1029K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.006

  • 性能与排放
  • 针阀偏心程度对双孔喷嘴喷孔内流动及柴油喷雾的影响
    具德浩,邓佳晖,李华,王昌庆,金玉山
    为了研究柴油机多孔喷嘴喷雾的不对称性对柴油机热负荷、工作性能及使用寿命的影响,通过三维CFD数值模拟,研究针阀偏心运动时双孔喷嘴孔内流动及喷雾的分布情况。结果显示:针阀偏心程度?X分别为0、0.02、0.04及0.06 mm时,偏离侧孔内燃油流量大、流速高,但沿程阻力的增大会造成出口处平均速度更小;偏心程度越大,两侧差异越明显。在固定的偏心程度下,孔内流动的不对称性仅与喷油压力有关,随着喷油压力及环境压力的增加,两侧喷雾体积分数及速度分布的不对称程度会加深。环境温度对喷雾不对称性有影响,但无确定规律。在针阀最大偏心程度为0.06 mm的条件下,随着喷油压力的增加,两孔的质量流量及燃油喷射总质量均增大,同时会加剧这两个参数的不对称性表现。
    2024,46(1):45-52[摘要][PDF  3347K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.007

  • 智能化与控制
  • 内河混合动力船舶智能能效管理系统研制及应用
    徐家润,刘佳彬,周晓洁,杨峰,仲国强
    以7 500吨级混合动力散货船为研究对象,开发一套适用于内河混合动力船舶的智能能效管理系统,通过采用能效评估算法和灰盒航速优化算法,实现能效分析评估功能和航速优化功能,并提供燃料信息管理和报告管理等辅助功能。在实船应用中经过模型训练和运营测试验证,该系统能够为船舶提供有效的航速优化建议,降低3.07%的油耗。
    2024,46(1):53-60[摘要][PDF  2912K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.008

  • 专栏
  • 内燃机轴系扭转振动控制技术研究与发展
    周炎,姜小荧,韩霄,伍勇
    基于系统的调研与分析,总结内燃机轴系扭转振动控制技术的研究与发展情况。对内燃机轴系扭转振动控制技术的计算分析、测试与校准、衡准、控制方法以及扭振减振器优化设计、扭振监测诊断与智能控制、新型扭振减振与传动装置等研究及进展进行分类介绍与总结,可为全面概括性地了解该领域的技术发展提供参考。
    2024,46(1):1-7[摘要][PDF  2514K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.001

  • 液氨高压喷雾特性实验研究
    陈溪,张振先,董鹏博,隆武强
    结合定容燃烧弹和高速摄影技术建立喷雾可视化实验平台,模拟柴油机缸内高温高压的喷射环境,研究环境温度、环境压力和喷射压力对液氨宏观喷雾特性的影响。结果表明,液氨喷雾对环境温度敏感性极高,提高环境温度和环境压力均可不同程度地提高氨蒸发比例,使其在喷雾体积空间内分布更均匀,进而形成高质量混合气。在高环境温度下提高喷射压力虽可改善蒸发效果,但对于蒸发速率的改善并不明显。
    2024,46(1):8-14[摘要][PDF  3166K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.002

  • 氢发动机SCR催化器的NOx转化效率模拟
    胡雨馨,张帆,裴毅强,蒋中锋
    建立一维选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化器模型,采用稳态、瞬态小样试验标定SCR化学反应动力学机理,并分析SCR催化器对氢发动机排气中NOx的催化还原过程。结果表明:入口O2体积分数对NOx催化还原有抑制作用,但入口H2O体积分数对NOx转化效率没有明显影响;当温度为250~400 ℃时,线性温升工况NOx转化效率高于稳态工况且超过98%;氢发动机排气温度和原排NOx体积分数随功率增大而增大,当功率大于60 kW且氨氮比等于1时,SCR催化器转化效率小于95%;增加氨氮比对NOx转化效率的提高作用较小,这是由于在高温条件下增加的NH3倾向与O2反应。
    2024,46(1):15-21[摘要][PDF  1719K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.003

  • 船舶湿法脱硫排气白色烟羽治理技术
    李明,肖飞,杨阳,薛京
    基于温湿图切线模型,采用直接加热法、空气加热混合法和冷凝法对温度为20~30 ℃、相对湿度为80%的船舶烟气进行消白设计。经湿法脱硫后,对于温度为30 ℃的烟气,用空气加热混合法所需的临界温升为直接加热法的49%,且空气加热混合法工艺较简单,经济性更好。针对某船舶主机设计空气加热混合法除白烟方案,加装混合器后,烟气和空气混合更均匀。CFD计算结果显示,在当量比为7.6%的理想空气条件下,混合器可使换热效果从4%提升至62%;当量比为13.7%时经济性较好,换热效果可达90%。
    2024,46(1):22-28[摘要][PDF  2702K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.004

  • 基于废气再循环的防爆柴油机清洁燃烧技术
    王晓
    针对某型煤矿用防爆柴油机NOx排放物污染严重、危害大的问题,分析防爆柴油机的燃烧过程,建立燃烧数学模型。通过流体仿真分析软件对基于废气再循环系统的防爆柴油机的清洁燃烧过程模拟仿真并进行台架试验。试验结果表明:在8种工况下加装废气再循环的系统在优化后的废气再循环开度下防爆柴油机CO排放加权平均值为0.004 5%,与未加装废气再循环的系统相比体积分数增加0.004 5%;加装废气再循环的系统在优化后的废气再循环开度下防爆柴油机NOx排放加权平均值为93.35×10-6,与未加装废气再循环的系统相比降低56.17%,采用废气再循环的系统对降低防爆柴油机的NOx排放效果明显。
    2024,46(1):29-40[摘要][PDF  7081K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.005

  • 基于机器学习的柴油机标准油耗模型
    张绍荣,丁鹏,刘凤阳,李兴章,冯坦
    针对卡车油耗影响因素多,无法简单进行对比的问题,设计一种基于机器学习的油耗模型。通过前期大量数据的训练和模拟,该模型可以利用车辆行驶参数(如发动机转速、转矩、车速)以及环境因素(如环境温度、环境压力)来计算实时油耗,并得到累计油耗,最终可将偏差控制在3%以内。该方法可为柴油机的油耗分析提供新的思路。
    2024,46(1):41-44[摘要][PDF  1029K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.006

  • 性能与排放
  • 针阀偏心程度对双孔喷嘴喷孔内流动及柴油喷雾的影响
    具德浩,邓佳晖,李华,王昌庆,金玉山
    为了研究柴油机多孔喷嘴喷雾的不对称性对柴油机热负荷、工作性能及使用寿命的影响,通过三维CFD数值模拟,研究针阀偏心运动时双孔喷嘴孔内流动及喷雾的分布情况。结果显示:针阀偏心程度?X分别为0、0.02、0.04及0.06 mm时,偏离侧孔内燃油流量大、流速高,但沿程阻力的增大会造成出口处平均速度更小;偏心程度越大,两侧差异越明显。在固定的偏心程度下,孔内流动的不对称性仅与喷油压力有关,随着喷油压力及环境压力的增加,两侧喷雾体积分数及速度分布的不对称程度会加深。环境温度对喷雾不对称性有影响,但无确定规律。在针阀最大偏心程度为0.06 mm的条件下,随着喷油压力的增加,两孔的质量流量及燃油喷射总质量均增大,同时会加剧这两个参数的不对称性表现。
    2024,46(1):45-52[摘要][PDF  3347K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.007

  • 智能化与控制
  • 内河混合动力船舶智能能效管理系统研制及应用
    徐家润,刘佳彬,周晓洁,杨峰,仲国强
    以7 500吨级混合动力散货船为研究对象,开发一套适用于内河混合动力船舶的智能能效管理系统,通过采用能效评估算法和灰盒航速优化算法,实现能效分析评估功能和航速优化功能,并提供燃料信息管理和报告管理等辅助功能。在实船应用中经过模型训练和运营测试验证,该系统能够为船舶提供有效的航速优化建议,降低3.07%的油耗。
    2024,46(1):53-60[摘要][PDF  2912K]()
    10.12374/j.issn.1001-4357.2024.01.008

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    中国船舶集团有限公司

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    中国船舶集团有限公司第七一一研究所

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