非线性涡粘度模型在内燃机缸内湍流计算中的应用

作者将一个非线性涡粘度湍流模型进行修正后应用于燃机内湍流动计算，此模型采用了应力张量和应为张量的三阶相关关系，对几种不同类型气缸内的流动进行计算，结果表明此模型在定性和定量上都较之k－ε模型有较大的改进，其适用于内燃机缸内湍流流动的数值模拟。     

均质压燃发动机燃烧与排放的多区模型模拟

应用一个有质量交换的6区模型模拟正庚烷在HCCI发动机中的燃烧和排放特性．通过把缸内划分为缝隙区、边界层区、外核心区和内核心区，加入Woschni传热模型计入了缸内的温度和浓度的不均匀分布．全部计算基于正庚烷燃烧的包含57种组分290个反应的详细机理，结果表明，该多区模型合理地模拟了HCCI发动机的燃烧过程，并可满意地预测出HC、CO和NO的排放．最后采用此多区模型分别讨论了缝隙容积、边界层厚度和壁面温度对HCCI发动机的燃烧和排放的影响．     

HCCI发动机燃烧多维数值模拟(Ⅱ)——运行工况向高负荷扩展方法的探讨

使用多维详细动力学模型模拟了以异辛烷为燃料的均质压燃(HCCI)发动机的燃烧过程。通过结合多维CFD程序KIVA和详细反应动力学程序CHEMKIN实现了化学反应与流动的耦合运算。计算比较了通过降低初始温度延迟着火点,降低缸壁温度和加大涡流比增强缸内的热分层,以及加入EGR率4种不同的方法来降低声响强度,以避免敲缸的发生,实现向高负荷扩展的目的。结果发现通过适当的着火延迟可以有效地降低声响强度,同时保证性能和排放基本不变。在这4种方法中,加大进气涡流比对降低声响强度的效果最为显著,而使用EGR在综合性能方面表现最佳。     

一种新概念内燃机--基于多孔介质燃烧技术的超绝热发动机

多孔介质中的超绝热燃烧是一种先进的燃烧技术，具有高效低污染的特点。将这一技术应用于发动机领域，有可能引起内燃机技术和产业的一场重大革新。介绍超绝热燃烧的概念，讨论了多孔介质中往复流动下超绝热燃烧的特点，对多孔介质发动机的工作循环作了简单的热力学分析。在此基础上，对当前国外超绝热发动机的基础研究进行综述，着重介绍了分别由美国、日本和德国提出的三种超绝热发动机的方案的理论和实验研究进展，以期引起我国内燃机界对这一发展动向的关注。     

多孔介质发动机工作过程单区模型模拟

采用单区燃烧模型模拟多孔介质（PM）发动机的压缩、燃烧和膨胀过程。以热力学第一定律为基础，引入多孔介质换热模型，建立了多孔介质发动机的能量方程。计算了多种工况参数下PM发动机缸内温度、压强变化规律，分别讨论了压缩比、过量空气系数、多孔介质温度、多孔介质体换热系数等参数对多孔介质发动机燃烧过程的影响。将PM发动机与传统发动机加以比较，结果表明PM使缸内温度和压强的变化趋于平缓，这有利于混合气着火并可降低NO，排放。     

烷烃催化燃烧的数值模拟

对甲烷、乙烷在表面涂有催化剂的微元管内的催化燃烧进行了模拟．讨论了微元管入口速度、直径、入口温度以及混合气中甲烷与氧气的摩尔比对甲烷催化燃烧特性的影响；分析了单体式蜂窝块中甲烷的着火温度及单个微元管中气体温度、主要气相组分与表面组分的质量分数的变化趋势．分析了不同混合气及不同混合气摩尔比下乙烷的催化燃烧特性，数值模拟结果与实验结果基本一致；提出了碳原子数为3或大于3的烷烃催化反应简化机理的建立方法．为在内燃机中实现催化燃烧以降低氮氧化合物、未燃碳氢化合物及一氧化碳的排放，及扩展燃烧极限提供了理论依据．     

催化燃烧对HCCI发动机着火点、燃烧性能及排放的影响

对甲烷在催化剂铑(Rh)表面的反应机理进行了分析。通过修改CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对活塞顶涂有催化剂的HCCI发动机的燃烧过程进行了数值计算,建立了单区、多区模型。利用单区模型分析了催化燃烧对HCCI发动机着火时刻的影响,结果表明在控制HCCI发动机着火时刻方面催化燃烧有其他方式所没有的优势;利用多区模型分析了催化燃烧对HCCI发动机的燃烧性能及HC、CO、NOx排放的影响,结果表明催化燃烧对燃烧效率、着火持续期有较大的影响,同时能降低HC、CO的排放,但会提高NOx的排放。     

ISAT在HCCI发动机多维详细反应动力学计算中的应用及其改进

通过非结构化自适应列表法（ISAT）在HCCI发动机多维详细反应动力学计算中的应用，讨论了ISAT的性能。结果表明ISAT相对于直接积分明显地减少了计算时间，并可以有效地控制整体误差。计算中针对HCCI发动机燃烧过程化学反应的特点提出了部分ISAT（PaISAT）方法，大大提高了ISAT的计算精度和加速性能。最后通过使用动态修剪技术，降低了ISAT对内存的占用量。     

催化燃烧对均质压燃发动机燃烧特性影响的数值模拟

通过运用DETCHEM软件包,对甲烷在催化剂Rh表面的详细反应机理进行了分析,结果表明数值模拟结果与实验数据相当吻合;通过耦合DETCHEM软件包及CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对活塞顶涂有催化剂铑的均质压燃(HCCI)发动机的燃烧过程进行了数值计算,建立了单区和多区模型．利用单区模型分析了催化燃烧对HCCI发动机着火时刻的影响,同时讨论了催化燃烧对燃烧过程中主要化学组分浓度变化的影响,结果表明催化燃烧会使HCCI发动机着火时刻提前;利用多区模型分析了催化燃烧对HCCI发动机的未燃碳氢化合物(UHC)、氮氧化合物(NOx)排放的影响,结果表明催化燃烧能降低UHC的排放,但会提高NOx的排放．     

均质压燃发动机燃烧特性的详细反应动力学模拟

应用CHEMKIN化学动力学软件包中的SENKIN模块模拟了正庚烷在HCCI发动机中的燃烧过程。通过修改SENKIN程序，加入了Woschni传热模型，并在正庚烷详细氧化机理中加入氮氧化物的生成机理，将此程序纳入发动机燃烧的零维单区模型。对多种工况参数下的HCCI燃烧和NOx排放进行了系统的计算，并分别讨论了进气温度、进气压力、压缩比、过量空气系数和转速等参数变化对HCCI发动机燃烧过程的影响。