柱形凹坑燃烧室内燃机缸内湍流流动的计算

内燃机缸内流动是具有强压缩性、强旋转和各向异性的复杂的三维湍流流动,对缸内湍流运动的正确描述和模拟,可正确地模拟和分析内燃机的燃烧和排放。应用经修正的RNGk-ε湍流模型对内燃机缸内湍流流动进行数值计算。计算不同结构的柱型凹坑燃烧室缸内流动,特别是对偏心圆柱凹坑燃烧室缸内流动的计算,给出了计算得到的平均湍能的变化及速度变化情况,结果表明,内燃机燃烧室构型对缸内湍流特性有很大的影响,适当改变缸内结构能有效改善缸内流动。     

小型汽油机工作过程的数值模拟

为了研究液化石油气(LPG)发动机的燃烧特征及其影响因素,预测LPG发动机性能,分别对GY6汽油发动机和LPG发动机进行了数值模拟,通过实验分别测取了燃油和燃气的示功图,将实验结果与模拟计算结果进行对比,验证模型的可靠性.模拟计算是在分析火花点火发动机缸内湍流特性基础上,建立了发动机燃烧计算的双区模型,分别用汽油和LPG对GY6汽油机的工作过程进行了模拟,通过建立物性参数模型、传热模型、湍流卷吸燃烧模型、燃烧室几何尺寸计算模型等相应的子模型,实现了燃烧过程的计算;同时结合实验数据进行验证,实验表明计算结果合理,在小型汽油机性能预测研究中建立的准维湍流卷吸燃烧模型是可行的.     

Review: Investigation of Partially Pre-mixed Charge Ignitions (PPCI) Engine Mode

This paper embraces the key points of unpolluted internally combusted engine emissions. Core objective is focused on the recent effort to improve compression ignition(CI) and spark ignition(SI) engine to have fuel-efficient and minimized pollutant emissions. There are many advanced internal combustion engines to overcome the challenges of conventional compression ignition engines of the high level of particulate matter(PM) and oxides of nitrogen emission. One of the latest options on which many ...     

不同ω形凹坑燃烧室内湍流特性的计算

内燃机缸内流动是及其复杂的三维湍流流动,其流动具有强压缩性、强旋转和各向异性的特点。模拟和分析内燃机的燃烧和排放,需要对缸内湍流运动描述和模拟。把采用了应力张量和应变张量的三阶相关关系的一个非线性涡粘度湍流模型进行修正后应用于内燃机缸内湍流流动计算,用此模型对几种ω形凹坑燃烧室内燃机汽缸内的流动进行计算,特别考查不同结构燃烧室内各处的湍能的变化,给出了燃烧室结构对缸内湍能影响结果,结果表明,凹坑结构对内燃机缸内湍能的分布和平均湍能的大小影响很大,可适当调整燃烧室结构来改变缸内湍流结构。     

燃烧室形状对甲醇发动机燃烧过程的影响

以甲醇发动机为研究对象,建立了三维数值计算模型,并对模型的有效性进行了验证,在此基础上,对直口、敞口和缩口3种不同形状燃烧室的工作过程进行计算,详细分析了燃烧室形状对缸内速度场分布及湍动能分布,火焰传播过程,燃烧压力、压力升高率、缸内温度及NO排放的影响.结果表明,直口燃烧室的燃烧持续期居中,并有适合的压力升高率,NO...     

高压喷射的高速直喷柴油机混合气形成及燃烧过程

为了有效组织燃烧室内气流特性,改进了车用缩口直喷高速柴油机燃烧室结构,并在此基础上基于CFD商用软件FIRE对匹配不同轨压的喷雾特性时燃烧室内气液混合流的速度场、浓度场和温度场的动态分布特性进行了仿真计算分析。研究了高速直喷柴油机的混合气形成规律,并通过试验研究了这种混合气形成特性对燃烧过程及排放特性的影响。结果表明:通过对缩口直喷燃烧室内气流特性和轨压的优化匹配,可以有效地控制燃烧过程的滞燃期、预混合燃烧比例和扩散燃烧过程,从而控制高温燃烧持续期,在保证经济性的前提下,可以有效地降低NOx和烟度排放。     

燃烧室结构对XN2100双燃料发动机性能的影响

对一台XN2100柴油一天然气双燃料发动机采用了三种燃烧室结构进行性能对比试验,并采集示功图,进行燃烧放热规律的计算和分析.结果表明,燃烧室形状和压缩比对双燃料发动机的燃烧压力、压力升高率、燃烧放热率的影响较大,燃烧室适当缩口和压缩比适当增大对双燃料发动机的燃烧过程有利,能够提高天然气的替代率,改善双燃料发动机的性能.     

基于FLUENT对惰性多孔介质中湍流预混燃烧的模拟

采用了多孔介质气固间局部热平衡假定,建立了二维的多孔介质中湍流燃烧模型.通过用户自定义函数在FLUENT6.1的多孔介质模型中引入湍流和辐射的作用,对多孔介质中甲烷-空气预混燃烧的特性进行了数值模拟.得到的多孔介质中的计算流场更加合理,流速均匀且消除了多孔区近壁面速度高而中心低的不合理速度场.计算结果显示多孔介质中温度分布均匀,壁面温度和中心温度相差很小,比FLUENT软件不考虑多孔介质辐射的结果更加合理.通过计算甲烷-空气的两步反应,得到了多孔介质中速度场、温度场和浓度场的分布理论预示结果,并与试验结果进行了比较,发现二者趋势一致.利用FLUENT软件求解多孔介质中燃烧问题是有效的,该二维惰性多孔介质燃烧模型是合理的.     

燃油喷射方向对单孔直喷式柴油机性能影响的试验研究

论述了直喷式柴油机典型燃烧系统的特点,对ＤＩ型小缸径柴油机单孔直喷式燃烧系统中燃油喷式方向对柴油机性能的影响进行的研究．     

燃烧室形状对天然气发动机缸内流动和燃烧过程的影响

结合4102低排放天然气发动机的开发,应用FIRE软件对4102发动机原燃烧室和2种新的燃烧室设计方案(楔形和弧形燃烧室)进行了建模和仿真计算,对比分析了燃烧室形状对缸内流动和燃烧过程的影响。结果表明,弧形燃烧室效果最好,与原燃烧室相比,在点火时火花塞附近气流速度低,初期火焰核心稳定,火焰传播速度快,燃烧持续期短,缸内最高压力比原始燃烧室提高12.7%,有利于提高天然气发动机性能。     

双燃料发动机天然气喷射控制系统及其性能

介绍了天然气 /柴油双燃料发动机的压缩天然气 (CNG)电控喷气系统的喷气方式、控制形式、控制系统构架等。试验表明 ,电控喷气可以明显改善双燃料发动机的燃料经济性 ,提高发动机的热效率 ,改善双燃料发动机的排放性能。合理选择喷射压力和喷射相位可以有效地提高燃烧速度和燃烧稳定性。     

基于层次分析-熵值法的氢内燃机异常燃烧风险评估

为了综合评估进气道喷射（PFI）氢内燃机异常燃烧风险,基于层次分析法（AHP）构建了异常燃烧风险系数模型,分别探究喷氢参数对指标层（异常燃烧特征参数）及目标层（异常燃烧风险系数）的影响. 结果表明：通过改变喷氢参数,可以使进气道残余氢气量下降33.4%~41.6%,显著降低了回火的可能性. 当喷氢角度为30°~45°、喷氢流量为4.36~4.96 kg/h时,缸内混合气均匀性系数较大,有利于组织燃烧,却不能保证炽热区域温度等参数处于较低水准. 所构建的异常燃烧风险系数模型能够结合多个特征参数对氢内燃机异常燃烧（早燃及回火）风险进行有效评估. 当喷氢角度为45°、喷氢流量为4.96 kg/h时,各项特征参数均处于合理区间,异常燃烧风险系数下降了3.6%~6.8%,降低了异常燃烧的可能性.     

改善混氢汽油机怠速经济性的试验研究

为提高汽油机怠速时的经济性,在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上针对进气混氢体积分数、停缸、稀燃及降低怠速转速对汽油机怠速燃料能量消耗量的影响进行试验研究.试验中,通过停止发动机指定气缸的燃料供给实现停缸运行.结果表明,加大进气混氢体积分数、停缸及降低怠速转速均可有效提高汽油机怠速时的经济性.其中进气混氢结合停缸的方式最利于减少汽油机怠速时的燃料能量消耗量.在2缸停止燃烧、做功且进气混氢体积分数为6.63%的条件下,发动机怠速能量消耗量较原机降低约40.07%.但由于加大混合气过量空气系数后缸内燃料燃烧持续期延长,因此在怠速阶段采用稀燃方式并不能明显降低混氢汽油机的怠速燃料能量消耗量。     

火花点火天然气发动机混沌燃烧过程分析

为了揭示边界条件对点燃式天然气发动机燃烧系统非线性动力学的影响规律,研究了不同点火正时下电控喷射点燃式天然气发动机燃烧系统的混沌特性.结果表明:在爆震限定范围内,随着点火提前角(spark advanceangle,SAA)的增加,平均指示压力(indicated mean effective pressure,IMEP)增加,循环变动系数(COVIMEP)降低;相空间中吸引子具有扭曲、相互交叉和折叠的复杂几何结构,但它也是一个有限范围内的运动,燃烧系统吸引子内的轨线表现出一定非周期的有序;吸引子的关联维(correlation dimension,CD)为小于2的分数,最大Lyapunov指数为正数,说明天然气发动机燃烧系统表现出明显的混沌特征;当SAA从30°CA增加到45°CA时,IMEP从0.798 MPa增加到0.854MPa,COVIMEP从4.4%降低到1.2%,CD从1.76降低到1.59,最大Lyapunov指数从0.1降低到0.04,因此燃烧系统复杂度及系统对初始条件的敏感性下降.     

氢在内燃机上的应用研究

为降低机动车尾气排放,推动氢内燃机的发展,实现社会经济的可持续发展,研究了氢在内燃机上作为代用燃料应用的理想性和氢内燃机的燃烧特性,指出了目前氢内燃机发展中亟须解决的异常燃烧、NOx排放控制和功率恢复等瓶颈问题.对于这些问题,可在实践中通过软件模拟和试验验证相结合的办法进行探索性解决.     

掺氢汽油机燃烧过程的准维模型构建

为研究不同工况下掺氢汽油机燃烧特性,构建并验证了用于计算掺氢汽油机缸内燃烧过程的准维模型.模型基于理想气体状态方程、质量守恒方程、热力学第一定律,建立双区热力学微分方程组,通过湍流卷吸模型确定燃烧放热率,通过掺氢汽油层流火焰速率关联式反映掺氢对混合气火焰特征的影响规律,并利用MATLAB数值分析软件完成方程组的求解过程.结合内燃机台架试验,对不同掺氢体积分数、混合气当量比、进气道压力条件下模型的准确性进行了验证.对比结果表明,该模型能准确地反映不同运行条件下掺氢汽油机的燃烧特性.     

双燃料发动机燃烧过程的模拟

本文建立了用于描述双燃料发动机中气体燃料燃烧过程的气相反应理论体系，结合引燃油的多区燃烧模型和辐射传热计算，实现了对双燃料发动机燃烧过程的模拟．通过对一单缸四冲程直喷柴油机上台架性能的实测比较，预测精度完全符合工程需要．     

双燃料直喷式柴油机燃烧模型及性能预测

本文探索了一种适合于甲烷柴油双燃料直喷式柴油机的燃烧模型,用含有14种化学成份的32个化学反应方程来模拟稀薄和接近理想甲烷氧气混合比时的燃烧过程。计算和实测结果表明,此模型能较满意地预示双燃料柴油机的性能,又为设计和研制新型双燃料柴油机提供有价值的信息。     

柴油机湍流扩散燃烧火焰面分形特性的研究

利用分形几何学的基本原理对柴油机湍流扩散燃烧火焰的表现特性进行了研究,对火焰前锋轮廓线进行了测量和分析,所得结果表明：柴油机中的湍流扩散燃烧火焰面也具有分形特性,从而实现了对扩散燃烧火焰面的定量描述     

柴油机缸内过程的三维数值模拟

以不稳定性理论为基础为描述油滴破碎过程,以粘附、反弹／粘附和飞溅／附壁射流3个相互重叠的过程来描述喷雾碰壁,建立了燃油喷雾模型。将燃烧划分为低温着火、高温预混燃烧和相关火焰微元扩散燃烧3阶段建立了燃烧模型。开发了微机化三维模拟计算程序,在微机上对涡流室式柴油机的空气运动、喷雾和燃烧全过程进行了数值模拟。