孙凯
- 作品数：13 被引量：62H指数：5
- 供职机构：天津大学机械工程学院内燃机燃烧学国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家杰出青年科学基金工业与信息化部高技术船舶科研项目更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理机械工程更多>>
- 新型五轴混联机床的后置处理与轨迹仿真被引量：8
- 2016年
- 为适应我国航空航天大型整体结构件的加工需求,以一种采用三坐标并联动力头的新型五轴混联机床为对象,基于矢量链方法建立了机床工作空间到驱动轴的运动学映射模型,在此基础上开发了机床的后置处理模块和刀具轨迹仿真模块。在后置处理模块中,对计算机辅助制造系统生成的刀位文件在工作空间中插补并进行坐标变换,得到加工程序点集,然后通过调用运动学逆解模块将其转换成驱动轴的运动控制序列,并对进给速度进行校验,以实现对混联机床的五轴控制。所开发的轨迹仿真模块基于运动学正解模型,实现了驱动轴电机位移参数采集、刀具工作空间轨迹显示、刀具运行状态监测。以"S"型试件为例进行了编程与加工实验,初步验证了开发模块的性能。
- 孙凯倪雁冰王辉郭小宝许健
- 关键词：混联机床
- 柴油机分段喷射下混合气形成及其对燃烧排放的影响被引量：2
- 2019年
- 基于数值模拟计算,研究了不同预喷策略下某非道路直喷柴油机混合气形成和燃烧过程,分析了挤流和涡流对主、预喷燃油当量比分布和燃烧的影响。结果表明:适当的主预喷间隔(20°)能够使预喷燃油在挤流带动下进入燃烧室凹坑;适当强度的进气涡流比(1.5~2.0)能使预喷油束偏转并在相邻两束主喷油束之间燃烧。二者都可以改善主喷和预喷油束的重叠,并且可以充分利用预喷燃油的放热量促进主喷燃油的混合和提升燃烧速率。优化喷油策略结合适度的进气涡流可以提高发动机功率,降低碳烟排放,但会使NOx排放增加。
- 李烽超王天友李磊商潭苏商潭苏孙凯
- 关键词：柴油机预喷挤流油气混合
- 二冲程船用柴油机稳态扫气流动特性被引量：2
- 2019年
- 设计了一台船用柴油机稳态扫气光学试验装置,用以研究低速二冲程船用柴油机的扫气过程.利用立体粒子图像测速技术对不同参数下的缸内扫气流场进行了研究.结果表明:随着扫气口径向切角的增大,平均涡心位置与气缸轴线的偏离增大,涡流强度有所增强,气流的轴向速度呈现先增大后减小的趋势;随着扫气口开度的减小,涡心附近的轴向速度先有所增大,当扫气口开度降低到25%时,轴向速度大幅度减小,并出现回流现象.为通过流场评估扫气性能,提出了“扫气非均匀性系数”.试验发现在扫气口径向切角为15°及20°时扫气性能较好,此外,扫气口开度对扫气性能的影响仅体现在扫气口开度较小时,此时在扫气口附近的轴向速度均匀性差,影响扫气性能.
- 张备王天友崔磊鲁祯孙凯田福全
- 喷油角度对低速二冲程船用柴油机燃烧的影响被引量：3
- 2020年
- 针对低速二冲程船用柴油机燃烧过程中复杂的油气混合问题,本文采用CFD软件CONVERGE研究了喷油角度对某低速二冲程柴油机混合气形成、燃烧和排放的影响,并给出了喷油角度优化策略。结果显示:顺涡流方向调整喷油角度降NOx潜力较大,当喷油角度α=23°时,NOx排放相比原机降低了22.1%;通过综合调整涡流方向和垂直方向喷油角度,优化了发动机NO x排放和BSFC的综合表现,(α=13°,β=22°)喷射角度可实现较低的NO x排放;无EGR时得到的燃油喷射角度优化策略,在EGR氛围下同样适用。
- 王怀印孙凯刘腾王晨鲁祯王天友
- 关键词：燃烧油气混合燃油蒸发EGR率
- 机内净化降低船用二冲程柴油机NO_x排放仿真被引量：5
- 2017年
- 针对一台满足TierⅡ排放标准的船用二冲程柴油机,建立GT-Power一维仿真模型,研究了废气再循环(EGR)、米勒循环、进气加湿(HAM)以及优化喷油正时等手段对NO_x排放和燃油消耗率的影响,并探讨了通过多种措施耦合来实现TierⅢ排放标准的技术路线.结果表明:单独采用米勒循环或进气加湿难以达到TierⅢ排放标准;通过结合米勒循环和进气加湿,可以将NO_x排放降低至TierⅢ标准,但会导致燃油消耗率大幅增加;废气再循环是降低NO_x排放的最有效措施,通过将其与米勒循环和进气加湿相结合,可有效减小EGR使用率,并适度改善燃油经济性的恶化程度.
- 贾亢孙凯王天友鲁祯桂勇韩连任
- 关键词：NOX排放废气再循环数值仿真
- 高效清洁高可靠重型柴油机开发关键技术研究被引量：26
- 2020年
- 针对重型柴油机高效率、高清洁和高可靠性的多目标需求,从燃烧系统、排放后处理系统和关键摩擦副等三个关键环节入手,从系统层面提出了设计参数优化与控制参数优化相结合的全局协同优化思路,通过计算流体动力学(CFD)仿真、虚拟标定和试验优化的全流程有机衔接,有效解决了多项新技术在目标机型上的快速集成问题.研究表明:通过综合采用米勒循环、两级增压、大流量俯冲组合气道与分段卷吸燃烧室相结合的燃烧技术,以及基于优化混合结构的选择性催化还原(SCR)、气门坐圈减磨、活塞环岸优化设计和缸套分区润滑等多项技术及其协同优化,所开发的重型柴油机在整机排放达到国Ⅵb标准的条件下,最低燃油消耗率低至174.8 g/(kW·h),气门间隙调整周期突破5000 h,缸套磨损寿命延长25%,整机倒拖摩擦功耗下降5%.
- 谭旭光王天友李志杰李卫田红霞孙凯
- 关键词：重型柴油机燃烧系统可靠性
- 涡流-滚流拓宽汽油机稀燃极限的试验被引量：1
- 2021年
- 基于一台4气门直喷汽油机,在部分负荷工况下对比研究了低滚流、高滚流以及涡流-滚流结合(简称涡流-滚流)3种不同的进气形式在废气和进气两种稀释氛围中对燃烧和排放的影响.结果表明:在进气稀释条件下,与稀燃极限λ为1.37的低滚流原机相比,高滚流可将λ拓宽至1.44、燃油消耗率(BSFC)降低10%,涡流-滚流可拓宽极限λ至1.51、BSFC降低12%;在废气稀释条件下,与稀燃极限废气再循环(EGR)率为23%的低滚流原机相比,高滚流可拓宽极限EGR率至27%、BSFC降低5%,涡流-滚流可拓宽极限EGR率至28%以上、BSFC降低8%.排放方面,与原机低滚流无稀释工况相比,高滚流结合稀释燃烧最多分别使NO_x降低69%、CO降低89%和HC升高74%;涡流-滚流结合稀释燃烧最多分别使NO_x降低63%、CO降低87%和HC升高44%.
- 李浩冉孙凯李磊张志进王天友
- 关键词：汽油机燃烧特性燃油经济性
- 进气加湿结合废气再循环技术对高压直喷双燃料低速机燃烧及排放的影响被引量：3
- 2021年
- 基于CONVERGE软件建立了高压直喷双燃料船用发动机三维仿真模型,研究了空气加湿技术和废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)对发动机燃烧过程及排放的影响,并通过耦合进气加湿、EGR和天然气喷射策略等技术,最终得到满足TierⅢ排放法规的可行性技术路线。结果表明,进气加湿降低NO x排放潜力较大(约55%),且对燃料经济性恶化程度较小(约1.6%);单独采用进气加湿技术难以满足TierⅢ排放标准,60%进气加湿程度结合较低程度EGR率(20%)可进一步提高降低NO x排放的潜力(78%);为降低进气加湿和EGR带来的功率损失,在20%EGR率耦合60%进气加湿氛围下,提前2°曲轴转角喷射天然气可使天然气消耗率可降低约1 g/(kW·h),同时NO x排放满足TierⅢ排放法规要求。
- 李长锟王天友孙凯王怀印
- 关键词：废气再循环高压直喷燃烧
- 多喷油器分段喷射对大缸径低速柴油机燃烧及排放的影响被引量：7
- 2020年
- 针对大缸径低速二冲程船用柴油机,废气再循环(EGR)技术满足TierⅢ排放时造成的油耗恶化问题,采用三维数值模拟手段,研究了EGR氛围下多次喷射与燃油喷射角度对发动机油气混合、燃烧及排放的影响。结果表明,采用30%EGR率可满足TierⅢ排放标准;喷油角度直接决定缸内混合气形成过程,喷油角度过小会导致气缸中心油束重叠形成浓混合气区,缸内空气无法充分利用;喷油角过大会导致喷雾油束和火焰撞壁,缸壁散热损失增加;而适中的喷油角度(20°)有利于提升功率,降低油耗。在EGR氛围下通过协同优化多次喷射与喷油角度,采用30%EGR率结合10.0%预喷量,主预喷间隔为15°,喷油角20°,可使NO x排放降低65.5%,油耗仅增加1.24%;采用三次喷射可进一步改善油耗与NO x排放之间的折衷关系,但优化潜力有限。
- 杨坤孙凯鲁祯王天友王怀印
- 关键词：废气再循环
- 扫气口角度对双燃料船机混合及燃烧的影响
- 2020年
- 针对一台低压喷射二冲程天然气/柴油双燃料发动机进行三维全尺寸模拟,研究了扫气口角度对天然气混合过程以及功率和排放的影响.结果表明:引燃油喷射前,天然气分布呈现出分层,其中扫气口角度θ<20°时,天然气集中分布在活塞顶附近,呈"上下"分层;扫气口角度θ≥20°时,混合气浓区集中分布在气缸壁附近,呈"左右"分层,同时会出现天然气逃逸现象;适中的扫气口角度(θ=25°)有利于降低天然气消耗率,低于此值时预燃室附近天然气稀薄,火焰传播速度低,燃烧持续期长;高于此值时,燃烧相位前移,压缩负功增加.此外,当扫气口角度过小时,由于活塞顶部天然气过浓,会使NOx排放急剧增加,甚至超过TierⅢ排放法规的限值.
- 付守利孙凯王天友鲁祯王怀印蔡俊千
- 关键词：燃烧排放数值模拟
