超燃冲压发动机性能的准二维计算方法

为了能在双模态超燃冲压发动机流道方案初步论证中提供一种较快速的发动机性能计算方法,在二维N-S方程基础上,引入一维完全燃烧计算方法,提出了预估超燃冲压发动机性能的准二维计算方法。该方法能够计入激波、边界层分离等对发动机性能的影响,可在较短时间计算出整机推力、比冲性能和沿程热力学参数。通过对自由射流发动机计算,验证了此方法。并在此基础上,初步分析了燃料喷注位置和流道构型对发动机性能的影响。      

H2O/CO2污染对煤油燃料超声速燃烧影响数值研究

在纯净空气与H₂O/ CO₂污染空气来流对比试验结果基础上,采用数值计算方法和化学动力学方法,研究了H₂O和CO₂污染组分对煤油燃料超声速燃烧的影响,获得了试验手段难以得到的燃烧室流场参数和性能数据。完成了相应的煤油燃料超声速燃烧室二维数值计算,其中匹配了进口总温、总压、马赫数、氧气摩尔分数和工作当量油气比。将数值计算结果与相应试验测量值进行了对比分析,并结合燃烧室流场数据、性能参数分析了H₂O和CO₂污染的动力学影响、以及对燃烧室性能的影响。研究表明:(1)数值计算结果与实验测量值总体上吻合,两种手段均体现了纯净空气来流时不同煤油当量油气比的燃烧室性能,并反映了一致的“污染效应”影响趋势;(2) H₂O污染、H₂O+ CO₂污染的存在降低了煤油燃料超声速燃烧室性能,体现在燃烧诱导压升、燃烧效率、流向冲量增量的下降,而且随着污染组分含量的增加,燃烧室性能下降越加显著。      

超燃冲压发动机凹腔内补氧的强化点火试验

在超燃冲压发动机扩张型燃烧室中,对凹腔内局部补氧的点火强化方法进行了试验研究。采用高速摄影手段研究了不同的补氧方式对凹腔内火焰分布特征和燃烧强度的影响,并针对并联双凹腔燃烧室构型,研究了在单侧凹腔补氧条件下向异侧凹腔的火焰传播过程。试验结果表明,采用凹腔内补氧的方式能调节凹腔内的燃料浓度分布、改善凹腔内的燃烧过程,控制燃烧放热强度;稳态燃烧情况下,观察到凹腔驻留火焰的两种存在特征,分别表现为:由回流区热量反馈机制作用下的凹腔局部驻留火焰和燃烧室全局压力反馈影响下的凹腔剪切层火焰。只有在单侧凹腔燃烧建立了全局压力反馈的条件下才能实现凹腔火焰的异侧传播。      

冲压发动机C/SiC喷管承压失效研究

新型三维编织碳/碳化硅复合材料存在较强的各向异性,而各个方向的性能数据积累不足,复合材料的强度计算方法尚不完善,为了发现新型三维编织碳/碳化硅复合材料在冲压发动机喷管中应用可能遇到的问题,并找到相应地解决措施,开展了这种复合材料应用于冲压发动机喷管的承压强度计算和承压实验研究。对承压实验中出现的低压破坏情况进行了分析,分析了低压破裂的原因,提出了改进措施。分析结果表明:C/SiC喷管喉部密度较低,导致强度较低,承载能力下降,是首次强度验证实验过程中该局部破坏的原因;为提高喷管强度,需要通过其形状设计并控制沉积流场,保证其喉部的沉积密度达到1.9g/cm³以上。对改进后的喷管进行了实验验证,实验结果与计算结果基本一致,满足要求。因此,在实际应用中应对喷管喉部和纵向密度的分布进行工业CT无损检测,确保喷管密度的分布均匀。      

催化剂对汽车发动机烟灰燃烧性能的影响

将汽车排气管中收集到的烟灰与不同催化剂混合组成干混试样。利用ＴＧ－ＤＴＡ技术,考察了不同催化剂对烟灰的助燃作用。发现催化剂存在时烟灰的燃烧特征温度Ｔｍａｘ有较大程度的降低。催化剂的助燃活性：ＮｉＯ／Ａｌ２Ｏ３〉ＣｕＯ／Ａｌ２Ｏ３〉Ｖ２Ｏ５／Ａｌ２Ｏ３〉Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３〉Ａｇ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３〉Ｃｒ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３〉ＣｅＯ２／Ａｌ２Ｏ３,与金属氧化物的生成焓（－ΔＨ）有一定对应关系,随着－ΔＨ的增加     

加热对有机-重金属复合污染土壤影响研究

该文考察了加热温度和加热时间对废旧电器拆解场地的有机-重金属复合污染土壤有机污染物浓度、重金属浸出浓度、重金属弱酸提取态含量和土壤理化性质的影响。加热温度试验结果表明,300℃以上加热6 h后,土壤有机污染物含量均达到建设用地第一类用地要求,但镉和镍的浸出浓度均超过了地下水Ⅳ类水质标准。400℃以上加热6 h后,土壤重金属浸出浓度均达到地下水Ⅳ类水质标准,但土壤理化性质变化较大,综合考虑加热温度对土壤污染物含量和理化性质的影响,300℃是最佳的加热温度。300℃下加热时间试验结果表明,随着加热时间的增加,镉和镍的浸出浓度逐渐下降,但加热至18 h后,镉的浸出浓度依然超标,而土壤理化性质变化较大,综合考虑加热时间对土壤理化性质影响,300℃下的加热时间需要控制在12 h以内。后续根据需要再结合固化/稳定化技术处理可使土壤满足使用要求。     

春季境外生物质燃烧对东亚臭氧污染的影响

目的定量研究境外生物质燃烧对春季东亚地表臭氧浓度的影响。方法利用敏感性分析法与线性加权法,使用全球化学传输模式GEOS-Chem模拟春季全球不同地区生物质燃烧排放对东亚地表臭氧的贡献。结果春季全球生物质燃烧对东亚地表臭氧贡献在1×10~(-9)～5×10~(-9)(按体积计算)之间,其中75%是境外生物质燃烧的贡献。境外生物质燃烧对中国南部的影响比东亚其他区域更大,可达3×10~(-9)。在所有境外源区中,生物质燃烧对东亚地表臭氧影响最大的源区是非洲与东南亚。前者是中国东北部、中国北部、朝韩及日本地区的主要境外贡献区域。后者对中国南部的相对贡献最大。结论春季境外生物质燃烧对东亚地表臭氧的贡献具有一定的空间差异。境外生物质燃烧对东亚空气质量有重要影响。东亚地表臭氧污染治理需要世界各国及区域之间的良好合作。     

环境对冲压发动机烟火点火器性能影响研究

为促进某型冲压发动机烟火点火器生产工艺的定型,在海南进行了高温、高湿热带海洋气候自然环境对点火器长期贮存性能影响的研究。点火器采取无包装的暴露试验和密封包装贮存试验2种方法,分别在户外暴露场、棚库和库房等3种环境条件下进行试验。通过试验得到环境温度变化对密封包装储存的点火器的绝缘电阻值、电阻性能均无明显影响,点火性能良好,玻璃钢、涂层等贮存性能良好,点火器的环境适应性良好等结论。     

辅助燃料对垃圾熔融炉炉温影响的分析研究

文章计算了在不同焦炭加入量及不同焦炭和煤的配比条件下处理城市生活垃圾时气化熔融炉的炉温。计算结果表明,用焚烧法处理重庆市的生活垃圾时,在常温鼓风条件下,要使垃圾灰渣完全熔融,焦炭配比至少应在42％以上;在一定的条件下,可以用煤部分或全部代替焦炭,同时配以高温鼓风,可使炉温达到并超过垃圾灰渣的熔融温度,从而使得垃圾灰渣熔融。     

应用ARPS-CMAQ模拟研究石景山污染对北京的影响

建立了中尺度气象模型ARPS与区域多尺度空气质量模型CMAQ的耦合模型系统,应用该模型系统模拟研究了2002年1月份和8月份石景山区污染物排放对北京市空气质量的影响.模拟结果显示,1、8两个月份石景山区污染对北京市PM10的月均贡献浓度分别为29.68μg·m-3和32.09μg·m-3,其中污染较重日的日均贡献浓度在50μg·m-3左右,说明石景山污染对北京市空气质量影响较大.同时,进一步对两月典型污染过程进行深入分析,研究发现,在所选两个污染过程中,石景山对北京PM10的贡献浓度与监测浓度同步升高或降低.首先,在污染过程的前期,石景山贡献浓度较低且变化不大,之后贡献浓度与监测浓度同步快速上升,该阶段贡献浓度增量对监测浓度增量的贡献较大,分别占到了同期各自监测浓度增量的52.89%和44.78%,最后,贡献浓度与监测浓度同步降低,说明,在所选污染过程中贡献浓度短时间内的迅速增加是导致北京市监测浓度骤然升高的一个重要原因.     

1025t/h四角切圆煤粉炉内空气过量系数对NO生成的影响

文章采用计算流体力学软件Fluent数值模拟了1 025 t/h四角切圆煤粉炉内的湍流扩散燃烧,分析了空气过量系数对炉内烟气速度、烟气温度和氮氧化物组分的影响。结果表明:空气过量系数会对炉内流场的空气动力学特性和温度场分布均匀性产生显著影响。煤粉炉膛最佳空气过量系数为1.07,此时炉内温度场、速度场和浓度场的分布可使燃烧中间产物HCN和NH_3较好的将燃料型NO还原为N_2,来充分发挥空气分级燃烧降低NO排放的功效。     

城市空气质量数值预报方法研究

城市空气质量数值预报,在时空分辨率和预报客观性方面具有明显优势,是未来城市空气质量预报的主要发展方向。以济南市为例,探索建立了一套较为成熟的城市空气质量数值预报方法。该方法采用高分辨率对流层化学模式系统为预报模式基础,同时根据济南市特点对模式系统进行修正,取得了较好的预报效果。此外,该模式系统由于能够较为准确地模拟城市范围内污染物的时空分布,在城市空气污染防治规划方面具有较为广泛的应用前景。     

城市大气污染物对PEMFC性能的影响

论述了城市空气污染物(即阴极气体杂质)对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响。提出了燃料电池汽车(FCV)进入商业化应用时即将面临的一个急待研究的课题。文中综述了CO、CO2、硫化物、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、NH3、卤素离子(X-)、酸沉降物以及大气颗粒物等对PEMFC性能的影响,同时对解决阴极气体杂质影响的途径进行了分析。     

城市地区空气污染的数值模拟

本文运用电像法,把一个求解输送扩散方程的二维伪请模式发展成三维模式,尝试把高斯模式和数值计算模式结合起来运用于数值模拟。本文对水平风场内插方法进行了发展。摸拟结果表明:本文建立的一套模式是有效的,能够成功地摸拟污染物在城市地区的输送扩散行为。      

室内空气的植物净化效果试验

为探讨植物净化室内空气，吸收污染物的效果，用虎尾兰，君子兰作为试材，开展一系列有针对性的试验。结果表明：在污染物一定浓度范围内。虎尾兰在1周内可吸收室内甲醛总量的64.6％，二甲苯总量的61.4％、总挥发性有机物（TVOC）总量的64.8％；君子兰在1周内可吸收室内甲醛总量的70.1％，二甲苯总量的33.6％，总挥发性有机物（TVOC）总量的56.6％。     

有机物对厌氧氨氧化微生物燃料电池脱氮产电性能的影响

通过接种厌氧氨氧化污泥到微生物燃料电池阳极,成功启动厌氧氨氧化微生物燃料电池(ANAMMOX-MFC),研究了葡萄糖和苯酚对ANAMMOX-MFC脱氮产电性能的影响.结果表明,当葡萄糖浓度较低时(100~200 mg·L~(-1))时,对ANAMMOX菌有促进作用,ANAMMOX-MFC脱氮产电性能增强,此时反应器进出水COD浓度变化不大;当葡萄糖浓度高于300 mg·L~(-1)时,产电性能逐渐下降,NH+4-N去除率和去除速率逐渐下降,而NO-2-N去除率和去除速率基本保持不变,此时出水COD浓度也出现降低,说明厌氧氨氧化菌活性受到抑制,反硝化菌活性开始增强.极化曲线拟合程度较低,COD浓度变化对电池内阻影响较小.当苯酚浓度较低时(50~100 mg·L~(-1)),对ANAMMOX-MFC脱氮产电性能影响较低;当苯酚浓度超过200 mg·L~(-1)时,ANAMMOX-MFC脱氮产电性能逐渐被抑制.整个过程进出水COD浓度变化不大,极化曲线拟合程度较低,表观内阻有缓慢升高.     

送风速度对多热源置换通风影响的数值模拟

通过建立多污染热源置换通风的三维数学模型,根据数值解分析送风速度对多污染源置换通风效果(热力分层高度、垂直温度梯度等)的影响,结果表明:送风速度的变化对多污染热源置换通风效果的影响是很大的。     

膜法富氧技术对高海拔柴油发动机性能的影响

目的通过膜法富氧技术提高柴油发动机的高海拔使用性能。方法以卷式富氧膜为富氧气体来源,以发动机自身动力为动力来源,设计出富氧装置制造富氧气体。采用并联进气方式,在发动机进气系统增加旁通管路通过富氧装置为发动机补充富氧气体以提高进气的氧含量。通过高海拔发动机模拟台架和高海拔实装试验考察富氧技术对发动机性能的影响。结果高海拔发动机模拟台架试验结果表明,海拔的增加使发动机的高海拔使用性能明显下降,与平原相比,模拟海拔5000 m时,柴油机功率平均下降43.2%,燃油消耗率平均增加74.0%;使用富氧技术后,发动机的高海拔使用性能回复,在模拟海拔5000 m,柴油机应用富氧装置后功率平均提高9.9%,燃油消耗率平均下降8.4%。唐古拉泵站的柴油发电机高海拔实装表明,使用富氧装置后,平均单位发电量油耗下降8.52%。试验过程中,使用了富氧技术的发动机工作稳定、可靠。结论膜法富氧技术运用于柴油机,可有效提高柴油机的高海拔使用性能。