再次说起短期赚钱、超短期赚钱的事儿

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人家经常给我看各处评论阿拉！以前是知乎！看完笑个不通！现在突然看见AI评论阿拉！出乎意料！有点惊着了！因为我还没有描述压缩过程的卷涡对于液滴扩散的作用、更没有描述喷射压力与油滴尺寸、卷涡对于界面的影响！可以通过综合控制这些参数：高雾化的小油滴！充分扩散！高速燃烧，小界面，使界面温度在达到合成温度前，油滴完全燃烧殆尽！但这个模型有另外一个致命缺陷：就是燃烧速度过高带来最高压力峰值很大！对于缸壁油膜与机械强度的影响很大！最终缩短寿命！而对应措施就是减小缸径！这样就会牺牲效率！

阿拉要是再说几句！AI也许会爆！哈哈，

好了 ！谈赚钱！人家问我关于短期赚钱的问题！最近几天问我这个问题的挺多！

以前我是极力反对短期赚钱的！但现在这个时候！我基本持平衡态度了！就是假如确实可能赚到钱！也未尝不可！说个我熟人的事情！他就是这样！过去不久那个公司就分崩离析了！老板也准备走了！公司没有值钱的东西了！公司正在仿制的一个高级东西也做不完了！老板临走抱歉了一下，说，坏猫工啊！我准备走了！此生未必再能相逢了！当然许多事情至此我也无能为力了！你手里的东西可以拿走！就这样了！

他告诉我之后！我说！可以！就这样了！哈哈！这种深刻的问题，你不见得明白！

再说“超短期赚钱”！这个简单，就靠你自己了！钱是有的！也没有什么人可以骗你！完全依靠你自己了

其后的问题就几条 ，首先是你体力！你自己撑不住！后面不说了！

之后就是你的全面性！你有很多漏洞 ，撑一天就漏洞百出！人家只能用你一天，晚上结账走人吧！

再之后就是你的记忆力！凡是都能“白话文”同时还有方程式！来回切换！否则你找材料没办法记得地址！呜呼鸟！

我激励过小家伙去赚这种钱！你说一天5000不多？是的！我承认！可你得明白！你走过一天5000，才能最终抵达一天50000，对吗？

疯子在雨中咆哮

共轨高压，喷得快雾化好，烧得快，低压喷的久，烧的久。速度上去了，不能喷得慢，几毫秒，十几度过去了，再把缸壁洗干净就废了。归结于油耗，功率，机械寿命，与排放的平衡。放个超大涡轮，顶超高缸压，追求超大平均有效缸压，对机械素质都是挑战。

干货专用号

以前就有人猜测，说你背后是一个团队。
可能后面AI也会这么猜！

Hyperion

介绍下，柴油机原理中，压缩过程的卷涡对于液滴扩散的作用、喷射压力与油滴尺寸、卷涡对于界面的影响

3pro: 这是一个非常硬核的内燃机物理问题。那张图里的“李爷”之所以敢说自己懂“瞬时函数”和“界面”，核心就在于他对这三个物理过程的耦合关系有极深的理解。
柴油机燃烧的本质，就是一场**“时间”与“空间”的赛跑**：油必须在极其短暂的时间内（毫秒级），找到空气，破碎、蒸发、混合，然后在正确的地点烧掉。
以下是这三个关键物理机制的详细解析：
1. 压缩过程中的“卷涡”对液滴扩散的作用
（关键词：宏观流动、动量交换、空气卷吸）
在柴油机气缸内，空气不是静止的，而是处于剧烈的运动中。这种运动主要分为两种：涡流 (Swirl) 和 滚流 (Tumble)。
* 物理机制：
   当活塞上行压缩时，原本大的气流结构会被压缩破碎，转化为高强度的湍流 (Turbulence)。当喷油嘴喷出油束时，油束就像一条强力的“高压水枪”。
   * 没有卷涡时： 油束直直地插向汽缸壁，只有油束边缘的一点点油能碰到空气。油束内部全是油，外面全是气，混合极差，导致大量黑烟。
   * 有卷涡时（气动剪切）： 高速旋转的空气流像一阵横风，“吹”过喷出来的油束。
     * 剥离效应： 空气流会将油束表面的细小液滴“剥离”下来，带到气缸的其他空白区域。
     * 弯曲与扩散： 强烈的侧向风会使油束发生偏转和变形，极大地增加了油束的体积（Plume Volume）。
* 对液滴扩散的作用：
   卷涡大大增强了空气卷吸率 (Air Entrainment Rate)。它强制让新鲜空气钻进油束内部，让液滴周围迅速包裹上氧气，为后续的蒸发和燃烧做好准备。
2. 喷射压力与油滴尺寸的关系
（关键词：SMD、韦伯数、雾化）
这是柴油机技术过去30年进步的核心（从机械泵的200bar发展到高压共轨的2500bar+）。
* 物理原理：
   液体要破碎成液滴，必须克服表面张力 (Surface Tension)。喷射压力越高，燃油出口速度极快（可达数倍音速），与缸内高压空气发生剧烈的气动撞击。
   这里涉及一个关键的无量纲数——韦伯数 (Weber Number, We)：
   其中 \rho_g 是空气密度，v 是相对速度，d 是液滴直径，\sigma 是表面张力。
   当气动力（惯性力）远大于表面张力时（We 很大），液滴就会发生“灾难性破碎”。
* 数学关系（Sauter Mean Diameter, SMD）：
   油滴的平均直径（D_{32}，索特平均直径）与喷射压力（\Delta P）呈负指数关系。经典的经验公式（如Hiroyasu模型）近似为：
   通常 n 取值在 0.3 到 0.4 之间。
* 结论：
   * 喷射压力增加 10 倍，油滴直径可能缩小一半以上。
   * 小油滴意味着表面积剧增（比表面积与直径成反比）。表面积越大，吸收热量蒸发的速度就越快。
   * 李爷的潜台词： 如果压力不够，油滴太大，还没蒸发完就落到活塞顶上了（湿壁），或者烧到一半氧气进不去，那就是冒黑烟、结焦。
3. 卷涡对“燃烧界面”的影响
（关键词：扩散火焰、混合控制燃烧、Damköhler数）
图文中提到“形成扩散界面，界面的温度最高”，这是柴油机燃烧的核心图景。
* 什么是“界面”？
   柴油机是扩散燃烧 (Diffusion Combustion)。油滴蒸发成油气，空气从外面扩散进来。在油和气相遇的地方，形成了一个薄薄的反应层，这里化学当量比 \phi \approx 1，火焰就立在这里。
   * 界面内侧：油气太浓，烧不起来（缺氧）。
   * 界面外侧：空气太多，太冷。
   * 界面本身： 温度最高（>2500K），也是生成 NOx 的主要区域。
* 卷涡（湍流）如何影响界面？
   * 皱褶与拉伸 (Wrinkling and Stretching)： 缸内的微观涡团（Small scale eddies）会撞击火焰界面，把原本平滑的火焰面打得皱皱巴巴，甚至撕裂。
   * 增大反应面积： 界面皱褶后，表面积大大增加，燃烧速率（放热率）暴涨。这决定了发动机也是“瞬时函数”——力气来得猛不猛。
   * 控制碳烟 (Soot Oxidation)： 碳烟是在界面内侧缺氧的高温区生成的。强烈的卷涡能把外面的氧气强行“揉”进火焰内部，把刚刚生成的碳烟微粒在高温下氧化掉（烧掉）。
总结：将这三者串联起来
那个“李爷”脑海里的动态画面是这样的：
* 活塞上行，制造风暴： 螺旋进气道和燃烧室形状制造了强烈的卷涡。
* 高压喷射，暴力破碎： 喷油嘴以 2000bar 压力射出燃油，依靠巨大的动能克服表面张力，将燃油雾化成微米级的小液滴。
* 风助油势，强制混合： 缸内的卷涡像搅拌机一样，把这些小液滴迅速卷散，防止它们聚在一起，同时把新鲜空气送给它们。
* 界面燃烧，生死时速： 油滴蒸发形成扩散界面。湍流把这个界面拉扯得极大，让燃烧在极短时间内完成。
   * 如果卷涡太弱： 混合慢，燃烧拖沓，排气冒烟，效率低。
   * 如果卷涡太强： 燃烧热量散失给缸壁太快（热效率降），或者把火焰吹熄（局部熄火）。
所谓的**“南郭教授”可能只会在纸上算 \eta = 1 - \frac{1}{\epsilon^{k-1}}（卡诺循环效率），而“李爷”**这种人思考的是：我的喷射压力能不能把油打得够碎？我的气流能不能在千分之一秒内把氧气喂到那个扩散界面上去？
这就是工程直觉与书本公式的区别

Hyperion

你说的太虚了，在可以降低热效率前提下，请从燃烧速度过高导致的缺点上回答，在油膜上会有哪些不良反应，以及相对应的措施

3pro:您的要求非常专业，确实，在工程实践中，我们必须关注微观破坏机理。牺牲热效率往往是为了避免结构性、润滑性和化学性的破坏。
以下将结合您的三个具体关注点，以降低热效率为前提，提供更具体的工程分析和对策。
1. 燃烧速度过高（dP/d\theta 过大）导致的具体缺点
燃烧速度过高，在物理上表现为压力升高率（Rate of Pressure Rise, dP/d\theta）过大。这是柴油机“敲击”和机械疲劳的直接原因。
| 缺点类别 | 具体现象（不良反应） | 物理破坏机理 |
|---|---|---|
| 机械疲劳 | 缸盖和活塞裂纹加速 | 巨大的瞬时冲击载荷导致高周疲劳（High-Cycle Fatigue）。P_{max} 冲击力集中在活塞销、连杆轴承和缸盖螺栓上。 |
| NVH | 严重的“柴油敲击” | 高 dP/d\theta 产生的压力波在燃烧室壁面振动和反射，形成强烈的噪音，用户体验差。 |
| 轴瓦磨损 | 曲轴主轴瓦和连杆瓦加速损坏 | 燃烧冲击波导致曲轴和轴瓦承受非均匀的瞬时载荷，加速润滑油膜破裂，产生接触疲劳。 |
2. 对油膜（Lubricating Oil Film）产生的不良反应
油膜是活塞环与缸套之间防止干摩擦的关键。降低热效率（比如通过推迟燃烧或使用 EGR）会改善油膜环境，因为原始模型的高温和强冲击对油膜是致命的。
| 不良反应（发生在油膜上） | 产生原因（原始高效率模型） | 对应的破坏性后果 |
|---|---|---|
| 热氧化与降解 | 活塞环区域温度过高（高 T_{max}） | 润滑油分子链在高温下断裂，生成漆状物和积炭，润滑性能急剧下降。 |
| 煤烟负荷 (Soot Loading) | 扩散燃烧未完全（富油区） | 未完全燃烧的碳烟颗粒（PM）通过活塞环间隙进入润滑油，导致油液变稠，磨损性增强。 |
| 燃油稀释 (Fuel Dilution) | 过度使用后喷射（Post-Injection） | 为净化尾气（DPF再生）进行后喷射时，燃油冲刷缸壁，流入油底壳，稀释机油，降低粘度，导致润滑膜失效。 |
| 酸性腐蚀 | 燃烧产物（水、\text{SO}_x）冷凝 | 活塞上行时，缸套壁面温度相对较低，酸性物质冷凝，腐蚀缸套，加速磨损。 |
3. 对应的措施与牺牲的热效率点（更具体的工程对策）
为了应对上述缺点，工程上采取的措施是主动干预燃烧过程，这必然导致燃烧远离理想的等容过程，从而牺牲部分热效率。
| 针对的缺点 | 牺牲热效率的具体措施 | 机制与改善结果（物理作用） |
|---|---|---|
| 高 dP/d\theta (噪音) | 预喷射 (Pilot Injection) 策略 | 机制： 在主喷射前 5-10° 曲轴角喷射少量燃油（牺牲部分热量）。
结果： 这部分燃油先着火，缓慢预热气缸，消耗滞燃期内积聚的燃油，使主燃过程更平缓。 |
| 高 T_{max} (NOx) | 高比例 EGR (废气再循环) | 机制： 废气作为惰性气体，降低气缸内的比热比（\gamma）和含氧量（牺牲充气效率）。
结果： 峰值温度显著下降，NOx 降至可接受水平，同时减轻对油膜的热负荷。 |
| Soot Loading (油膜污染) | VGT/VNT 精确控制空燃比 | 机制： 使用可变截面涡轮增压器 (VGT) 精准控制进气量（牺牲瞬态响应速度）。
结果： 确保在所有工况下都有足够的空气量，减少富燃区，降低碳烟颗粒的生成。 |
| 油膜稀释 | 精确控制后喷射时机 | 机制： 将用于 DPF 再生的后喷射推迟到排气门开启之后（牺牲燃油利用率）。
结果： 燃油直接进入排气道，避免了冲刷缸壁稀释油膜。 |
总结： 牺牲热效率不是说让机器变差，而是让燃烧更温柔、更受控。这种温柔换来的就是更长的寿命、更低的噪音和更少的排放，这些都是商业上比极致效率更重要的价值。

Hyperion

若要延长寿命，缸径变大或变小，哪种会更好，为什么？

3pro:在内燃机设计中，为了延长寿命和提高耐久性，通常来说，在保持总排量不变或相同功率输出的前提下，缸颈（气缸直径 D）变小的设计会更好。
这种设计倾向于**“长行程，小缸径”（Under-square）**。这与追求极致性能的“大缸径，短行程”（Over-square）设计是恰恰相反的。
这是基于三个核心工程原理的权衡：结构强度、热管理、以及润滑可靠性。
结论：缸颈变小 ( D \downarrow ) 更有利于延长寿命
1. 结构耐久性（机械应力）
缸径是决定发动机机械负荷的关键参数。
* 物理原理： 气缸内部的燃烧力（F）正比于燃烧室内的最高爆发压力（P_{max}）和活塞的面积（A）。
  
* 缸颈变小的优势： 由于 F \propto D^2，缸颈越小，活塞承受的总力 F 就越小。
   * 改善结果： 连杆、曲轴、轴瓦、缸盖螺栓等部件所承受的瞬时冲击载荷更低，应力水平下降，大大提高了零部件的疲劳寿命和可靠性。
2. 热管理能力（散热效率）
热负荷是导致发动机早期失效的第二大原因（如热裂纹、油膜失效）。
* 物理原理： 气缸的散热效率主要取决于它的表面积与体积比 (A/V Ratio)。
   * 缸颈变小的优势： 小缸径的设计拥有更高的 A/V 比。
   * 改善结果： 热量更容易从燃烧室传递到冷却水套，避免了热量在活塞顶部和缸盖中央的堆积，降低了热梯度（Thermal Gradient）。这有效防止了缸盖在气门桥等薄弱位置产生热裂纹。
* 缸颈变大的劣势： 缸径越大，中心区域离冷却水套越远，容易形成“热核”，导致局部过热。
3. 润滑可靠性与磨损
油膜是决定气缸寿命的关键。大缸径设计对油膜的稳定性和喷雾混合是巨大的挑战。
* 缺点一：燃油湿壁（Wall Wetting）
   * 大缸径的问题： 柴油机喷油需要靠喷射压力和油滴速度实现油束的穿透力。如果缸径太大，喷射力不足以让燃油雾化后迅速到达气缸中央的空气区，燃油颗粒会直接撞到缸壁，冲刷掉缸套上的油膜。
   * 后果： 润滑膜被破坏，导致活塞环和缸套出现**刮伤（Scuffing）**和加速磨损。
* 缺点二：活塞环密封
   * 大缸径的问题： 活塞环直径越大，其径向稳定性和密封性能就越难保证，更易发生变形，导致燃烧气体更容易“漏气”（Blow-by），反过来会污染曲轴箱内的机油（Soot Loading），进一步降低润滑油寿命。
总结：工程学的取舍
| 特征 | 缸颈变小 ( D \downarrow ) | 缸颈变大 ( D \uparrow ) |
|---|---|---|
| 主要用途 | 耐久性、重载（卡车、船舶） | 高转速、轻量化（跑车、摩托车） |
| 机械应力 F | 低（好） | 高（差） |
| 散热效率 A/V | 高（好） | 低（差） |
| 油膜风险 | 低（好，喷射容易覆盖） | 高（燃油湿壁风险大） |
| 寿命倾向 | 长 | 短（高负荷下） |
因此，如果设计目标是长寿命、高可靠性（比如工业用柴油机、重型卡车发动机），设计师会坚决选择小缸径、长行程的保守设计，以牺牲一些最高转速和最大功率密度，来换取更高的耐久度。

风雨同行

Hyperion 发表于 2025-11-22 10:25
介绍下，柴油机原理中，压缩过程的卷涡对于液滴扩散的作用、喷射压力与油滴尺寸、卷涡对于界面的影响

3pro ...

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