本文關(guān)鍵詞：基于定容燃燒室的可視化試驗(yàn)平臺開發(fā)

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【摘要】：微粒生成和演化過程發(fā)生在高溫、高壓的缸內(nèi)環(huán)境中,同時伴隨著復(fù)雜的化學(xué)動力學(xué)反應(yīng)和劇烈的燃燒運(yùn)動變化。依托于傳統(tǒng)尾氣分析設(shè)備的試驗(yàn)研究,無法將測試技術(shù)應(yīng)用于第一現(xiàn)場,即無法直接監(jiān)測缸內(nèi)有害物生成情況。況且采樣條件的不同還會影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性,測試結(jié)果在時間和空間維度得不到很好的保障。近年來光學(xué)測試技術(shù)和高速成像技術(shù)的成功應(yīng)用,將測試結(jié)果提高了一個維度,可視化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果攜帶的信息量更大,方便研究人員從不同的角度對問題進(jìn)行分析和研究。本課題針對缸內(nèi)直噴汽油機(jī)微粒生成過程可視化研究,設(shè)計搭建基于定容燃燒室的可視化試驗(yàn)平臺。采用基于微粒消光原理的光源前置消光法測量微粒生成過程。僅需一個光學(xué)窗口進(jìn)行激光雙級消光作用,實(shí)現(xiàn)燃料燃燒和微粒生成過程隨時間、空間變化的聯(lián)合采集分析。平臺主要包括定容燃燒室、進(jìn)排氣系統(tǒng)、高壓燃油供給系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。設(shè)計的定容燃燒室經(jīng)過理論校核和密封測試,滿足使用要求;利用乙炔預(yù)燃燒還原發(fā)動機(jī)缸內(nèi)高溫高壓環(huán)境,根據(jù)吉布斯等溫等容定律進(jìn)行氣體組分配比分析,合理設(shè)計進(jìn)排氣系統(tǒng);基于自由活塞式高壓油缸,設(shè)計高壓燃油供給系統(tǒng),并進(jìn)行保壓測試和噴嘴標(biāo)定;開發(fā)基于NI PCIe-6361多功能數(shù)據(jù)采集卡的試驗(yàn)平臺控制系統(tǒng),采用模塊化的硬件提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和便捷性,設(shè)計基于Lab VIEW的上位機(jī)操作界面;設(shè)計基于消光原理的光學(xué)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),所選Phantom V7.3攝像機(jī)可高速記錄燃燒過程中微粒生成及氧化演化歷程,選取AVL GH14DK缸壓傳感器和2P2G電荷放大器進(jìn)行缸壓數(shù)據(jù)采集。以汽油燃料為研究對象,對缸內(nèi)燃燒及微粒生成情況進(jìn)行可視化光學(xué)測量。測試平臺成功完成功能驗(yàn)證,基于消光原理的光源前置消光法,激光經(jīng)兩次消光,提高系統(tǒng)測量精度,實(shí)現(xiàn)了缸內(nèi)微粒生成過程在時間、空間維度上的高速采集,為后續(xù)缸內(nèi)微粒生成過程影響因素研究奠定堅實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：光學(xué)測量 微粒生成過程 Lab VIE 消光法
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK417
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 引言9-11
• 1.2 發(fā)動機(jī)測試技術(shù)概述11-16
• 1.2.1 發(fā)動機(jī)排氣微粒的組成和危害11-12
• 1.2.2 發(fā)動機(jī)傳統(tǒng)測試技術(shù)12-13
• 1.2.3 發(fā)動機(jī)可視化測試技術(shù)13-16
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容16-19
• 第2章 可視化試驗(yàn)平臺主體設(shè)計與開發(fā)19-39
• 2.1 定容燃燒室設(shè)計及校核21-26
• 2.1.1 定容燃燒室設(shè)計22-24
• 2.1.2 定容燃燒室校核24-26
• 2.2 可視化試驗(yàn)平臺進(jìn)排氣系統(tǒng)開發(fā)26-30
• 2.2.1 進(jìn)排氣系統(tǒng)設(shè)計27-29
• 2.2.2 進(jìn)氣組分配比計算29-30
• 2.3 可視化試驗(yàn)平臺高壓燃油供給系統(tǒng)開發(fā)30-37
• 2.3.1 高壓燃油供給系統(tǒng)設(shè)計32-35
• 2.3.2 高壓燃油噴嘴標(biāo)定試驗(yàn)35-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 第3章 可視化試驗(yàn)平臺電控系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)39-59
• 3.1 試驗(yàn)平臺控制流程設(shè)計39-41
• 3.2 基于NI多功能DAQ設(shè)備的控制器41-44
• 3.3 執(zhí)行硬件選型與驅(qū)動設(shè)計44-52
• 3.3.1 電磁閥驅(qū)動設(shè)計44
• 3.3.2 步進(jìn)電機(jī)工作原理與選型44-47
• 3.3.3 直噴噴油器驅(qū)動設(shè)計47-50
• 3.3.4 火花塞驅(qū)動設(shè)計50-52
• 3.4 基于LabVIEW軟件的上位機(jī)程序52-58
• 3.4.1 LabVIEW軟件簡介52-53
• 3.4.2 程序結(jié)構(gòu)設(shè)計53-54
• 3.4.3 子程序設(shè)計54-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第4章 可視化平臺光學(xué)測量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)59-77
• 4.1 基于前置光源消光法的圖像采集59-67
• 4.1.1 光源前置消光法測量原理60-63
• 4.1.2 光路設(shè)計63-65
• 4.1.3 高速攝像設(shè)備與控制65-67
• 4.2 可視化試驗(yàn)平臺數(shù)據(jù)采集67-71
• 4.2.1 缸壓傳感器與信號調(diào)理68-69
• 4.2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳感器與信號調(diào)理69-71
• 4.2.3 基于LabVIEW的上位機(jī)數(shù)據(jù)采集程序71
• 4.3 可視化試驗(yàn)平臺功能驗(yàn)證71-75
• 4.4 本章小結(jié)75-77
• 第5章 全文總結(jié)及工作展望77-81
• 5.1 研究內(nèi)容總結(jié)77-78
• 5.2 工作展望78-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 作者簡介及科研成果85-86
• 致謝86

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