一种建立通用的汽油机燃烧室几何模型的新方法—随机点法

本文运用概率统计的原理，用随机点法建立了一个适用于各种汽油机燃烧室的几何计算模型，可以方便而精确地计算球面火焰在燃烧室的传播过程。从圆筒形燃烧室中火焰传播过程的计算，证实了模型的有效性，运用该计算模型计算了ＣＡ６１０２汽油机燃烧室内火焰传播过程中火焰前锋面积、已燃区体积随火焰传播距离的变化关系。     

利用激光干涉法和纹影摄影法进行燃烧室间隙内火焰传播与气体热力学性能的研究

应用激光干涉法测定火焰传播过程中燃烧室狭窄空间内气体的温度和密度场,利用火焰传播过程中所拍摄的纹影图像对火焰在间隙内的传播状态进行了分析。结果表明:燃烧室狭窄间隙内由于激冷效应其内部气体温度边界层逐渐增厚,气体温度迅速下降,如果狭缝间隙很小时火焰将在间隙入口处熄灭,从而造成排气中未燃碳氢化合物的大量排出。     

汽油机火焰传播几何模型的应用研究

本文介绍在分析汽油机火焰传播过程的基础上,开发了一个实用软件,该软件能有效地计算火焰前锋面积,已燃区体积和传热面积随火焰传播距离的变化情况,它适用于各种燃烧室,并能考虑燃烧室形式,火花塞位置等几何因素影响,这对后期汽油机工作过程循环模拟研究具有重要的实际意义,通过ＭＴ１００机型的实例测试,证明了软件的可靠性和实用性。     

汽油机火焰传播几何模型的应用研究

本文介绍在分析汽油机火焰传播过程的基础上,开发了一个实用软件。该软件能有效地计算火焰前锋面积、已燃区体积和传热面积随火焰传播距离的变化情况。它适用于各种燃烧室,并能考虑燃烧室形式、火花塞位置等几何因素的影响,这对后期汽油机工作过程循环模拟研究具有重要的实际意义。通过 Ｍ Ｔ１００ 机型的实例测试,证明了软件的可靠性和实用性。     

燃气轮机燃烧室预混燃烧不稳定性的数值研究

针对燃气轮机燃烧室内预混燃烧不稳定现象,应用湍流燃烧CFD的方法进行了数值研究,并着重对发生自激振荡时的火焰动态特性和燃烧室内的速度、压力和温度的振荡特性进行了分析.计算表明:非稳态雷诺平均Navier Stokes(URANS)方法和基于重整化群的RNG k-ε湍流模型以及有限速率/涡漩耗散(FR/EDM)燃烧模型对于燃烧不稳定性的研究是适用的.将预测结果与实验结果进行比较可以看出,数值计算精确地捕捉到了自激振荡燃烧过程中火焰的动态行为,还给出了燃烧室内速度、压力和温度值波动的幅值和频率.结果表明:燃烧室内低频压力振动主要是轴向的振动,热释放的波动与压力波动的频率是一致的,燃烧室内火焰的频率与燃烧室内压力和温度的波动频率也是一致的.     

某100,kW微燃机燃烧室结构优化及数值模拟

为解决某微型燃气轮机燃烧室的燃料由燃油改为燃气时出现的火焰偏长、出口温度均匀性差的问题,对此燃烧室的头部和掺混孔的结构进行了优化设计,并利用计算流体力学方法研究了燃烧室头部结构和各区段空气量分配比例对燃烧室内燃烧过程的影响.研究结果表明,采用带有旋流器的多孔喷头能够促进燃烧室内燃气与空气的混合,有效解决燃烧室内火焰偏长的问题.采用多孔、多段的掺混孔能够避免掺混空气在燃烧室出口集中送入,更利于燃烧室出口温度的均匀分布.     

火花点火天然气发动机燃烧过程CFD研究

为了研究点燃式天然气发动机燃烧系统的燃烧过程和缸内气体运动规律．应用CFD软件对一台点燃式天然气发动机的燃烧过程进行了多维模拟计算。通过计算得到了发动机缸内气体的流场、温度场及火焰传播等计算信息,并分析研究了压缩及燃烧过程中缸内气体的流动规律及温度分布规律以及湍动能对火焰传播的影响．为燃烧室的设计及燃烧过程性能优化提供了理论性指导。     

燃气轮机燃烧室燃烧流场的数值计算

对某型燃气轮机燃烧室的燃烧流场运用FLUENT软件进行了数值模拟.在模拟过程中采用了标准k-ε湍流模型、"简单化学反应系统"模型和"快速化学反应"假设,用SIMPLE算法进行压力一速度耦合求解,分析了不同负荷情况对燃烧效率、出口平均温度、过量空气系数及火焰长度的影响.计算结果能够很好地反映燃烧室燃烧流动的特点,对预测燃烧室内的燃烧流动及燃烧室的优化有一定参考价值.     

燃气轮机燃烧室点火位置及点火过程计算

采用Fluent软件模拟了某型燃气轮机燃烧室的点火位置及火焰传播过程,得到了燃烧室的最优点火位置和湍流火焰传播速度以及火焰传播特性。结果表明:可以通过逐渐减小火核半径的方法找到燃烧室的最佳点火位置;燃烧室的最佳点火位置为x=130 mm,y=85 mm,最优点火位置位于第二排冷却孔与第三排冷却孔之间;在最佳点火位置处,存在一个二次回流区,保证了点火的成功进行;主回流区起到了稳定火焰的作用;二次回流区和主回流区在燃烧室点火过程中起着不可替代的作用;油滴的蒸发导致了点火的延迟;湍流火焰传播速度约为6.5 m/s。     

涡轮导叶对环形燃烧室点火的影响

在TurboCombo实验平台上实验研究了涡轮导叶对环形燃烧室点火过程的影响.采用高速相机观察记录火焰周向传播过程以及火焰与涡轮导叶的耦合作用.分析对比了不同当量比、热功率及主流速度条件下带涡轮导叶的环形燃烧室与独立环形燃烧室点火过程的异同与周向点火时间.实验结果表明,两种构型下的周向点火过程基本相似,但相同条件下带涡轮导叶的环形燃烧室相较于独立的环形燃烧室周向点火时间更短.考虑了湍流褶皱及燃后气体膨胀效应后,预估了周向火焰传播速度并与实验结果在较大雷诺数下吻合得较好.     

汽油机射流燃烧系统火焰传播过程的研究

根据汽油机燃烧火焰电离原理,试制成功了一台火焰传播测试仪。由于火焰前锋内离子浓度的变化将引起电位差的相应变化,所以通过装在气缸盖上的传感器,可使仪器显示出火焰到达燃烧室中某一位置的时刻和燃烧的持续时间。如用微机采样,则可同时检测３２ 个点,也可以用示波器显示任一个传感器输入的电位差变化波形。用此仪器对４９２ Ｑ Ｓ汽油机进行了火焰传播过程的测试,从中可看出射流燃烧系统燃烧过程的特点,有利于今后进一步改进此系统并实现一台性能更好的发动机。     

气道和燃烧室形状对汽油机缸内流场影响的计算研究

为探究气道及燃烧室形状对汽油机缸内流场的影响,以某1.4L多点进气道喷射(MPI)汽油机为研究对象,利用AVL-FIRE软件对原机进气道形状进行稳态数值模拟计算,并对原汽油机在2 800r/min最低比油耗工况点进气及燃烧过程进行瞬态数值模拟计算。基于计算结果对进气道及燃烧室形状进行优化设计,提出4种计算方案,对优化前后各计算方案的缸内速度场、湍动能场、火焰前锋面密度和瞬时放热率进行对比分析。结果显示:改进气道的滚流比明显高于原机气道;结合改进气道,进气侧凸起活塞能够更好地维持滚流;在点火时刻,改进气道结合进气侧凸起活塞这一计算方案的缸内湍流分布及湍动能优于改进气道结合大曲率凹坑活塞、原机气道结合原机活塞(压缩比12)与原机计算方案,点火后火焰传播速度最大,燃烧速度最快。优化进气道及燃烧室形状能够加强缸内气流运动,提高点火时刻缸内湍流强度,加速火焰传播,改善燃烧过程。     

以面面比对汽油机燃烧室紧凑性进行研究

对汽油机燃烧室紧凑性面容比A/V值进行分析，讨论了其局限性，以及在特殊条件下不适用性。另外提出了新的内燃机燃烧室紧凑性的衡量方法，以面面比S／A代替A/V，分析其适用于不同形状，不同燃烧室结构尺寸的各个燃烧室进行紧凑性及火焰传播距离的比较。     

汽油机燃烧过程中气缸内对流换热的数值模拟

本文对Morel的汽油机缸内对流换热模型进行了改进,把一维模型应用于燃烧过程的计算,可以体现汽油机燃烧时缸内温度、组分浓度和湍流的空间变化对对流换热的影响,得到燃烧时对流换热量随时间的变化和在缸内的径向分布情况.计算实例表明,面积平均的对流换热系数远大于Woschni公式得到的计算值,缸内热流量的变化与火焰面的位置有密切关系.应用本文的数值模拟方法,还可以预测发动机的几个参数改变时,对流换热量的相应变化情况.     

以面面比对汽油机燃烧室紧凑性进行研究

对汽油机燃烧室紧凑性面容比A/V值进行分析,讨论了其局限性,以及在特殊条件下不适用性。另外提出了新的内燃机燃烧室紧凑性的衡量方法,以面面比S/A代替A/V,分析其适用于不同形状,不同燃烧室结构尺寸的各个燃烧室进行紧凑性及火焰传播距离的比较。     

汽油转子发动机燃烧过程模拟技术研究

建立了汽油转子发动机燃烧过程的数学模型;基于实验数据,考察了往复式汽油机湍流燃烧速率计算经验式在汽油转子发动机中应用的不适用性,并对其进行了修正;将建立的燃烧模型和修正后的湍流燃烧速率计算公式用于预测汽油转子发动机燃烧室内气体压力和平均指示压力,预测与测量结果基本吻合。结果表明：建立的汽油转子发动机燃烧过程数学模型和修正后的湍流燃烧速率计算公式准确,可用于汽油转子发动机性能模拟研究。     

Theoretical investigation of flame propagation process in an SI engine running on gasoline–ethanol blends

Turbulent flame propagation process in a spark-ignition (SI) engine is theoretically investigated. Fueling with gasoline, ethanol and different gasoline–ethanol blends is considered. A quasi-dimensional SI engine cycle model previously developed by the author is used to predict the thermodynamic state of the cylinder charge during the cycle. The flame is assumed to be spherical in shape and centered at the spark plug. Computations are carried out for an automobile SI engine having a disc-shaped combustion chamber, for which the compression ratio and the nominal speed are 9.2 and 5800 rpm, respectively. Geometrical features (flame radius, flame front area and enflamed volume) of the flame, combustion characteristics (mass fraction burned and burn duration), and cylinder pressure and temperature are predicted as a function of the crank angle. Three different positions of the crank angle are studied: −10°, TC and +10°. It was concluded that ethanol addition to gasoline up to 25 vol% accelerated the flame propagation process.     

汽油机双焰区准维燃烧分析模型

本文针对具有双火焰区燃烧方式的汽油机射流燃烧过程提出了准维分析模型.本模型不仅可以计算出燃烧放热率,燃气平均温度,NO生成规律,还可提供各火焰区的紊流燃烧速度、紊流传播速度和火焰速比等重要参数.计算结果表明,运用本模型可成功地对双焰区汽油机射流燃烧过程进行多方面的综合研究.     

汽油机燃烧过程模拟计算及爆震预测

将计算焰前反应的化学反应动力学模型与燃烧模型及湍流火焰传播模型相结合,建立了含有碳氢燃料焰前反应的简易化学动力学模型的汽油机双区燃烧模型。用该模型能较好地模拟汽油机燃烧过程,并能实现爆震预测,研究影响爆震发生的诸多因素。采用此模型对４９２ Ｑ Ａ 汽油机进行模拟计算的结果与试验结果能较好地吻合,证明了该模型的可行性。