動力機械工作過程及其測試技術(shù)研究

前言

李德桃教授是我國著名的動力機械專家，他從20世紀(jì)50年代中期開始動力機械的研究和教學(xué)生涯。作為老一輩內(nèi)燃機權(quán)威專家戴桂蕊教授的助手，李德桃教授參與了當(dāng)時的重大項目內(nèi)燃機水泵的研究和我國第一個排灌機械專業(yè)的籌建。20世紀(jì)60年代，他主持渦流室式柴油機的設(shè)計和開發(fā)，研制成功的185型柴油機性能達(dá)到國際同類機型的水平。70年代初，他瞄準(zhǔn)渦流室式柴油機燃燒過程及燃燒系統(tǒng)這一研究方向，經(jīng)過多年的理論探索和實驗驗證，發(fā)明了低油耗、低污染、低爆壓的柴油機渦流燃燒室，提高了國產(chǎn)柴油機的轉(zhuǎn)速和功率并降低了油耗，使當(dāng)時的渦流室式柴油機有了國際競爭力；國家資助他出版的3部專著堪稱該領(lǐng)域的奠基之作。80年代初他就關(guān)注和開展了內(nèi)燃機排放有害成分的研究，并在90年代初與史紹熙院士（現(xiàn)已故）一起為建立我國內(nèi)燃機排放法規(guī)和解決汽車污染問題提出重要建議；90年代中期和無錫油泵油嘴研究所開展柴油機電控共軌噴油系統(tǒng)的產(chǎn)學(xué)研合作，在數(shù)值模擬和實驗研究方面處于國內(nèi)先進水平；90年代末在國內(nèi)率先開展了微動力機電系統(tǒng)的研究，時至今日，該領(lǐng)域已成為動力機械的一個研究熱點。據(jù)我所知，李教授一直在非常艱苦的工作條件下開展科學(xué)研究，但他50年如一日地將全部精力投入到科研和教學(xué)中，并獲得了卓越的成績；退休后仍為科研團隊提供力所能及的幫助，令人敬佩。這本論文選集是從他及其科研團隊發(fā)表的200余篇論文中選錄的，凝結(jié)著李教授一生的心血。我推薦它出版，不僅能使有關(guān)的科技人員學(xué)習(xí)和借鑒他的學(xué)術(shù)思想和研究成果，而且能使讀者領(lǐng)略他的鉆研和創(chuàng)新精神。值李德桃教授論文選集出版之際，作為他的老朋友，謹(jǐn)表衷心的祝賀。我相信，本書的出版對我國動力機械和工程熱物理的研究與發(fā)展將起到積極的促進作用。

內(nèi)容概要

本書共收錄李德桃教授及其合作者20世紀(jì)70年代以來在國內(nèi)外期刊和重要學(xué)術(shù)會議上發(fā)表的代表性論文83篇，其內(nèi)容包括：渦流室式柴油機的燃燒過程和燃燒系統(tǒng)、柴油機冷起動的基礎(chǔ)研究和改善措施、柴油機共軌噴油系統(tǒng)的研究、微型動力機電系統(tǒng)的研究、其他相關(guān)研究。附錄還選刊了李德桃教授的同窗好友和研究生所寫的部分短文，以反映作者在數(shù)十年如一日的科研和教學(xué)過程中的人文情懷，艱苦奮斗、頑強拼搏、鍥而不舍、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)和循循善誘的精神，這也是本書科技與人文相結(jié)合的一種嘗試。    本書反映了作者50多年的科研歷程和成果，也在某些方面反映了我國動力機械和工程熱物理領(lǐng)域一定發(fā)展階段的學(xué)術(shù)水平和特色，為我國相關(guān)科技領(lǐng)域的發(fā)展，提供了背景情況、探索基礎(chǔ)和創(chuàng)新思路。    本書可供高等院校動力機械及工程熱物理等專業(yè)師生、從事內(nèi)燃機研究的科研人員以及工程技術(shù)人員參考使用。

作者簡介

李德桃，1934年生，湖南茶陵人。1956年畢業(yè)于吉林工業(yè)大學(xué)內(nèi)燃機專業(yè)，1982年獲羅馬尼亞蒂米什瓦拉工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位?，F(xiàn)任江蘇大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，湖南大學(xué)、南京理工大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等6所高校兼職教授和博導(dǎo)，《內(nèi)燃機學(xué)報》、《內(nèi)燃機工程》和《燃燒科學(xué)與技術(shù)》編委，中國汽車學(xué)會發(fā)動機分會副主任、中國高校工程熱物理研究會理事，第六、七屆全國人大代表，國家自然科學(xué)基金委員會學(xué)科評審組成員。1991年，獲國務(wù)院政府特殊津貼。李德桃教授致力于動力機械的教學(xué)與科研50余年，主要研究方向為動力機械的燃燒過程與燃燒系統(tǒng)，尤其對非直噴式柴油機的燃燒過程和燃燒系統(tǒng)進行了30多年的研究，被譽為我國該領(lǐng)域的權(quán)威專家，同時，也是我國微動力領(lǐng)域研究的開拓者。他先后獲得國家發(fā)明專利和全國機械工業(yè)科學(xué)大會先進個人獎，江蘇省科學(xué)大會獎，國家發(fā)明獎，機械部科技進步一、二、三等獎等獎項。出版了《柴油機渦流燃燒室的研究與設(shè)計》、《渦流室式柴油機的燃燒過程和燃燒系統(tǒng)》、《柴油機冷起動的基礎(chǔ)研究和改善措施》和《燃燒學(xué)基礎(chǔ)》等多部專著，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文200余篇，指導(dǎo)和培養(yǎng)了近50名高級訪問學(xué)者、博士生和碩士生，曾被評為江蘇省優(yōu)秀博士生導(dǎo)師、江蘇大學(xué)杰出研究生導(dǎo)師。1990—1992年入選美國《國際杰出領(lǐng)先者人名錄》。

書籍目錄

序一序二序三Ⅰ. 渦流室式柴油機的燃燒過程和燃燒系統(tǒng)  1. 渦流燃燒室高速適應(yīng)性的研究  2. 關(guān)于M過程在渦流燃燒室上的應(yīng)用  3. Study of air movement in a separate swirl chamber by means of a bidimensional dynamic liquid model  4. 頻譜分析在研究柴油機燃燒過程時的應(yīng)用  5. Studies on improving the economy of swirl chamber diesel at partial load and reducing the emission  6. 渦流室式柴油機放熱率理論模型的探討  7. A study on accurate calculating method of rates of heat release in swirl chamber diesel engines  8. 渦流室式柴油機在不同條件下的放熱特性和性能的對比分析  9. 渦流室式柴油機在冷起動條件下非穩(wěn)態(tài)燃燒過程的研究  10. Determination of heat transfer coefficient in the swirl—chamber diesel cylinder  11. ZS4S1噴油嘴在無旋流場中噴注貫穿的研究  12. 吊鐘型渦流室內(nèi)噴油和燃燒過程的研究  13. 用激光全息術(shù)研究軸針式噴油嘴的早期噴霧特性  14. 渦流室式柴油機鑲塊材料的研究  15. The experimental and computational investigation of the flow in the diesel swirl chamber  16. 運用韋柏函數(shù)分析發(fā)動機燃燒過程時若干問題的探討  17. 用LDA研究柴油機渦流室內(nèi)空氣運動規(guī)律  18. 渦流室式柴油機非穩(wěn)態(tài)燃燒過程的不穩(wěn)定性分析  19. 渦流室式柴油機非穩(wěn)態(tài)燃燒過程理論模型和放熱分析  20. An investigation on measuring temperature distribution in the swirl chamber of a disel engine during compression stroke by laser—moire deflectometry  21. Quasi—dimensional coherent flamelet model in an IDI diesel engine  22. 柴油機渦流室新的結(jié)構(gòu)設(shè)計  23. 渦流室式柴油機燃油噴霧過程的三維可視化研究  24. 柴油機渦流室內(nèi)空氣流動特性的LDA測試及數(shù)學(xué)模型  25. 渦流室式柴油機空氣運動的三維數(shù)值模擬  26. 柴油機渦流室內(nèi)湍流分布特性的研究  27. 用LDA研究柴油機渦流室內(nèi)空氣運動。  28. 渦流室式柴油機相關(guān)火焰微元燃燒模型的三維數(shù)值模擬  29. Temperature measurement in the swirl chamber of an IDI engine using Moire deflectometry  30. Numerical simuIation of o訂droplet breakup and spray impingement in a swirl chamber diesel engine    31. 渦流室式柴油機燃油蒸發(fā)過程的三維數(shù)值模擬  32. 渦流室式柴油機燃油與空氣混合過程的三維數(shù)值計算和試驗驗證  33. 改善渦流室式柴油機燃燒室結(jié)構(gòu)降低排放研究  34. 改善渦流室式柴油機供油系統(tǒng)和利用廢氣再循環(huán)降低排放的研究  35. 利用混合破碎模型對渦流室內(nèi)噴霧過程的三維數(shù)值模擬  36. LDA measurement and 3一D modeling of air—motion in swirl chamber ot diesel engines  37. 十六烷值改進劑對渦流室式柴油機排放特性的影響Ⅱ. 柴油機冷起動的基礎(chǔ)研究和改善措施  1. Investigation on ignition and combustion at starting in a swirl chamber diesel engine with a starting throat  2. 渦流室式柴油機冷起動過程的若干特征  3. 渦流室式柴油機起動孔作用機理的進一步探索  4. 柴油機冷起動時熱力參數(shù)計算模型的建立與應(yīng)用  5. 渦流室式柴油機冷起動過程燃燒室瞬態(tài)壁溫測量與分析  6. An analvsis of the unsteady Cnbustion in swirl chamber diesel engine in cold—starting  7. 帶有不同形式起動孔的渦流室式柴油機冷起動全過程的研究  8. Transient cotnbustion process of an IDI diesel engine with dual—throat jet at cold—starting  9. 改善483Q柴油機起動可靠性的研究  10. 非直噴式柴油機低溫起動時非穩(wěn)態(tài)燃燒過程分析  11. 渦流室式柴油機冷起動時的準(zhǔn)維燃燒模擬計算  12. Combustion simulation of IDI engine at cold—starting  Ⅲ. 柴油機共軌噴油系統(tǒng)的研究  1. Investigation on new type of hydraullcally intensifled common—railinjection system  2. 增壓式共軌噴射系統(tǒng)的模擬計算和試驗分析  3. 蓄壓式電控噴油器燃油噴射過程的模擬計算分析  4. 柴油機共軌系統(tǒng)中多分支共軌的三維模擬計算和分析  5. 滑閥參數(shù)對蓄壓式電控噴油器噴射過程影響的計算分析  6. 柴油機中壓共軌式噴油系統(tǒng)的模擬計算與分析  7. 柴油機高壓共軌噴油系統(tǒng)內(nèi)的瞬變流動研究  8. 噴油嘴噴孑L內(nèi)部空穴兩相流動數(shù)值模擬分析  9. 垂直多孔噴嘴內(nèi)部空穴兩相流動的三維數(shù)值模擬分析  10. 柴油機噴嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)值模擬分析  11. 垂直多孔噴嘴內(nèi)部流動空穴現(xiàn)象數(shù)值模擬分析  12. 高壓共軌式柴油機多次噴射的數(shù)值模擬Ⅳ. 微型動力機電系統(tǒng)的研究  1. 微動力機電系統(tǒng)和微發(fā)動機的研究進展  2. 微型發(fā)動機燃燒室的模擬研究  3. Microscale coiilbustion research for application micro—thermophotovoltalc systems  4. 微型發(fā)動機的燃燒模型和數(shù)值模擬  5. 開發(fā)微型發(fā)動機燃燒器遇到的問題和解決途徑  6. 微型火焰管中燃燒的研究  7. 微熱光電系統(tǒng)燃燒的若干影響因素的試驗研究  8. 微熱光電系統(tǒng)燃燒器的研究  9. 微熱光電系統(tǒng)原型的設(shè)計制造和測試  10. 微熱光電系統(tǒng)中柱型燃燒室的試驗  11. Effects of major parameters on micro—combustion for thermophotoVoltaic energy conersion  V. 其他相關(guān)研究  1. 旋進型旋渦流量計內(nèi)流體運動規(guī)律的研究  2. 汽油機高壓縮比快速稀燃系統(tǒng)及其爆震控制  3. 關(guān)于建立和完善我國汽車排放法規(guī)若干問題的探討和建議  4. 有機硝酸酯類柴油十六烷值改進劑的研究  5. 著火促進劑作用機理的數(shù)值研究  6. 柴油噴霧著火過程的化學(xué)動力學(xué)模擬  7. 利用實測放熱規(guī)律研究十六烷值改進劑對柴油機著火特性和燃燒過程的影響  8. 6110型柴油機機體組件的有限元分析  9. 鍋爐給水泵控制系統(tǒng)仿真研究  10. 電廠鍋爐燃燒系統(tǒng)的模糊免疫PID控制  11. 利用改進型DRNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制鍋爐的負(fù)壓和風(fēng)量附錄A  未選入的學(xué)術(shù)論文題錄附錄B  著譯作目錄附錄C  人文情懷  1. 百煉成鋼  2. 桃李不言，下自成蹊  3. 在李老師科研團隊中的一些感受  4. 憶師隨筆  5. 感念師恩  6. 恩師倡導(dǎo)的“四跨”合作研究和人才培養(yǎng)  7. 短期的接觸長期的記憶  8. 回憶在工程熱物理研究室學(xué)習(xí)和工作的日子編后記

章節(jié)摘錄

插圖：（1）按照茅瑞爾（Meurer J S）關(guān)于混合氣形成力學(xué)的最新觀點，M過程的主要特性是對蒸發(fā)和混合起決定性作用的混合氣形成手段——油粒和空氣的相對速度，在燃燒過程中始終都保持較高的值。這就給燃料的蒸發(fā)和混合氣形成創(chuàng)造了極有利的條件。拿這個觀點來解釋渦流室內(nèi)的混合氣形成和燃燒過程，我們還可以進一步地推斷：在相同的油粒速度下，同任何其他類型的燃燒室相比，具有強烈空氣渦流的渦流室有著更高的油粒一空氣相對速度。這是渦流室應(yīng)用M過程的一個特點，也是它易于實現(xiàn)高速化的一個優(yōu)點。關(guān)于渦流的特性，現(xiàn)在還沒有一個一致的說法。但是，不論是“半自由渦”也好，是自由渦同其他形式的渦相結(jié)合也好，各種形狀的渦流室，都較其他類型的燃燒室有著更高的渦流強度這一點，是沒有疑問的。彗星V號渦流室具有平底，雖然渦流有所衰減，仍能適應(yīng)高速化（5 000 r／min）就是明證。順便指出，至今人們還沿用30年代提出的所謂渦流比（空氣渦流轉(zhuǎn)數(shù)與發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)之比）來反映渦流強度對工作過程的影響。我們認(rèn)為，隨著M過程應(yīng)用于渦流燃燒室，隨著人們對混合氣形成和燃燒過程的理解加深，有必要探討新的特性參數(shù)來綜合反映渦流強度和油注運動對工作過程的實際影響。（2）如何有效地利用主燃室的空氣，將渦流室噴出的火焰再次燃燒，早就是人們注意的一個問題。彗星Ⅲ號的雙渦型凹坑和常柴Ⅱ號的鏟擊型凹坑，都是在這個方面探索的結(jié)果。長尾不二夫和奧爾科克（Alcock J F）等人曾用高速攝影來顯示雙渦型凹坑的燃燒情況，說明它對性能有重大影響。隨著發(fā)動機向高速強化發(fā)展，可以預(yù)計到主燃室的形狀對性能的影響會增加。因為如前所述，M過程應(yīng)用于渦流室的缺陷之一，即燃燒后期由于渦流室內(nèi)缺乏有效的渦流，致使完全燃燒延遲；這就意味著加強主燃室的空間混合，促進噴出火焰的迅速燃燒，對彌補這個缺陷有著重要的意義。從反應(yīng)動力學(xué)的觀點看，主燃室中的燃燒速度在很大程度上取決于火焰與氧氣通過相互擴散而混合的速度。這個速度，顯然同主燃室的結(jié)構(gòu)形式關(guān)系甚大。關(guān)于主燃室的結(jié)構(gòu)形式，鏟擊型主燃室給我們的啟發(fā)是：雙渦型主燃室的框框是可以打破的，采用鏟擊型凹坑，使火焰由兩側(cè)向整個活塞頂面鋪圍過來，可獲得同雙渦型一樣良好（或更好）的性能。然而這種主燃室在單缸機上的試驗情況表明，雖然發(fā)動機轉(zhuǎn)速也能達(dá)到3 000 r／min，但油耗和排溫都比較高（參看文獻[1]圖9）。正如本文的下一部分所指出，這是由于在該主燃室中，氣流能量損失較大和空間混合速度不夠高所致。如果我們從這兩方面著眼進一步改進這種主燃室，則對提高渦流燃燒室的高速適應(yīng)性和經(jīng)濟性是很有利的。實踐證明，設(shè)計合理的主燃室形狀，確實是縮短燃燒過程總時問，獲得高的循環(huán)效率，彌補M過程應(yīng)用于渦流燃燒室所造成的缺陷的有效途徑之一；也是渦流燃燒室適應(yīng)高速化時可以而且必須利用的另一有利因素。（3）關(guān)于渦流燃燒室的混合氣形成和燃燒過程的方式，大體說來，在渦流室中是復(fù)合式；在主燃室中是空間式。然而這兩種方式以什么比例配合才能確保實現(xiàn)高速化時獲得高的經(jīng)濟性，則值得研究。

后記

李老師退休時，我們連個茶話會也沒開，心中一直有愧；他70壽辰之際，有人提議開個慶祝會，又被婉謝。轉(zhuǎn)眼4年過去了，我們的愧疚之情卻有增無減。薛宏、楊文明兩位教授建議編輯出版一本李老師的學(xué)術(shù)論文集，大家覺得是個好主意。對一位百折不撓、畢生從事學(xué)術(shù)研究的學(xué)者，將他幾十年的學(xué)術(shù)論文匯聚成集，回顧一下李老師帶領(lǐng)我們科研團隊走過的這一段艱辛而欣慰的探索路程，既可為后來者提供有益的借鑒，也可作為我們對李老師最好的禮物。李老師的學(xué)術(shù)人生是排除萬難、奮力拼搏的一生，李老師的論文是精益求精的。這些不同時期的文章都是李老師和他的團隊兢兢業(yè)業(yè)、在非常艱苦的工作條件下盡最大努力完成的。我們從中發(fā)揮的僅是裁縫做百衲衣的拼接作用。當(dāng)然也容納了我們在選擇論文時的一些考慮，譬如論文的學(xué)術(shù)價值和創(chuàng)新性，為國家?guī)淼慕?jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，以及是否反映動力機械學(xué)科的發(fā)展前沿技術(shù)等。讀者可以從《選集》中看到我們這一思路。我們希望這樣的闡釋沒有偏離讀者的愿望太遠(yuǎn)。其實，那些未選錄的文章也是整個研究過程的有機組成部分，但為了節(jié)省篇幅，最后決定放在未選論文題錄中，以供索引之用。我們還特地選錄了幾篇李老師的好友和研究生專門為《選集》出版而撰寫的短文。這些文章既可對所選論文進行某些解讀，也從一個側(cè)面反映了我們團隊的美好情誼和人文情懷，謹(jǐn)作為科技與人文結(jié)合的一種嘗試，奉獻諸君。本著“出精品”的理念，我們?nèi)翰呷毫Γ麄€出版過程體現(xiàn)了堅強的科研團隊精神。人選論文分五部分，均按時間排列。由于文章的時間跨度很大，盡管我們對有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和名詞術(shù)語進行了校訂和加注，但仍未做到完全統(tǒng)一，不完善之處難免，歡迎讀者批評指正。最后，我們真摯地感謝江蘇大學(xué)和能動學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的支持；對袁壽其校長帶領(lǐng)學(xué)校深化內(nèi)涵建設(shè)的眼光和魄力表示敬意。岑可法院士、90高齡的高良潤教授、薛宏教授特地為本書作序，使之增色不少。江蘇大學(xué)李漢中教授、林松教授，天津大學(xué)史連佑教授以及李老師的老同學(xué)、原吉林工業(yè)大學(xué)紀(jì)委王榮初書記、江國憲教授和大連理工大學(xué)梁綸慧教授在編輯過程中給與了莫大的關(guān)心和幫助，后者臥病在床，仍關(guān)心《選集》的事宜，令我們感動不已。也感謝其他所有關(guān)心論文選集出版的單位和朋友，對于江蘇大學(xué)出版社為選集的出版所作的努力，也一并致謝。

編輯推薦

《動力機械工作過程及其測試技術(shù)研究:李德桃教授論文選集》是由江蘇大學(xué)出版社出版的。

圖書封面

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