F-T柴油掺烧甲醇对柴油机燃烧及振动特性的影响

针对F-T柴油和甲醇在柴油机性能上各自的优势,以F-T柴油为基础燃料配制不同比例的F-T柴油/甲醇混合燃料,在4100QBZL增压中冷柴油机上对比分析了甲醇含量对柴油机燃烧过程及振动特性的影响。研究结果表明:相比于0#柴油,燃用F-T柴油后,滞燃期缩短,压力升高率有较大程度的降低,燃烧更加柔和,但振动加速度受各种冲击的综合影响稍有增加;相对于F-T柴油,随混合燃料中甲醇体积分数的增加,滞燃期延长,压力升高率有所增大,燃烧始点推迟,燃烧等容度提高,热效率提高,振动加速度明显增加,限制了甲醇添加比例的进一步提高。     

甲醇缸内直喷热氛围燃烧的试验研究

在单缸直喷式柴油机上进行了二甲醚(dimethyl ether,DME)气道喷射和甲醇缸内直喷的甲醇热氛围燃烧试验研究．结果表明,该燃烧方式呈现分布式放热规律,燃烧过程可分为DME低温放热、高温放热和甲醇扩散燃烧 3个阶段．随负荷的增加,实现稳定燃烧的最小DME比例减小．随DME比例减小,DME高温放热和甲醇燃烧滞后．在稳定燃烧的情况下,随DME比例的增大,燃烧效率和热效率降低,HC和NOx排放呈上升趋势,而CO排放先升高后降低．综合考虑,采用最小比例DME有利于提高其热效率、降低排放．此时热效率、HC排放与原柴油机相当, NOx降低约50％,但CO排放相对原柴油机有较大幅度的增加．     

G180柴油机燃用甲醇燃料的试验研究

介绍甲醇的物化特性、燃烧特性,讨论柴油机燃用甲醇的技术措施.通过在甲醇中添加着火改进剂、防腐剂和抗磨剂的方法,在柴油机上进行燃用甲醇燃料和柴油的性能对比试验研究.证明所采取的措施能够改变甲醇的物化特性,改善着火和润滑性能,实现甲醇在柴油机中的直接燃烧,动力性、燃油经济性、排放指标和可靠性满足使用要求.     

不同喷醇方式对柴油机实行柴油/醇组合燃烧时性能的影响

提出了柴油／甲醇的组合燃烧方式。在一台高速非增压直喷柴油机上采用组合燃烧方式进行了柴油机燃用甲醇的试验，对比了不同喷醇方式(单点喷醇和多点喷醇)对柴油机实行组合燃烧时性能的影响。试验结果表明，采用组合燃烧方式的柴油机燃用甲醇时，多点喷醇方式获得的动力性、经济性以及排放品质等综合性能要优于单点喷醇方式。     

燃用甲醇燃料的多火花助燃柴油机

本文介绍一种柴油机多火花助燃燃烧系统,它可以燃用甲醇燃料(甲醇、乙醇),也能燃用多种燃料。这种燃烧系统在燃用甲醇、乙醇时具有暖机快、起动容易、热效率接近柴油机,并高于燃用甲醇或乙醇的汽油机的热效率、排放低(尤其是烟度和NO_x)、冒烟极限下的功率和扭矩高等优点。本文给出了这种燃烧系统在不同类型燃烧室上的试验结果,详细分析了这种燃烧系统设计中的一些关键技术。     

直喷式柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的燃烧及排放特性

研究了直喷柴油机燃用不同掺混比的甲醇和柴油混合燃料对柴油机经济性、动力性、燃烧特性和排放特性的影响，测录了掺甲醇量分别为10％、15％、20％混合燃料和纯柴油时柴油机各种性能，并通过对结果的比较，分析了甲醇掺混量对其影响的规律和原因，采用等过量空气系数法确定试验工况，以保证在同样的燃烧条件下进行比较，结果表明：在等转速和等过量空气系数条件下，加入一定量的甲醇改善了柴油机的燃烧特性，具有较高的燃烧热效率；烟度和CO排放随甲醇掺混量的增加而下降，掺甲醇使NOx排放升高，并在掺醇量为10％～15％时达到最大值。     

燃烧室中涡流对甲醇燃烧的影响

本文对Ｘ１１０５柴油机燃烧室中的涡流状态进行了测量，并分析了涡流强度对甲醇燃烧的影响。分析结果表明：为使甲醇顺利着火燃烧，应将火核置于弱气流中；为使火焰快速传播，我们在强涡流运动的流场中，利用钝体稳定的原理，造成了局部弱流场，使甲醇燃烧得以顺利进行。     

柴油机燃用柴油/甲醇混合燃料时的燃烧特性研究

通过添加助溶剂形成一种稳定的柴油／甲醇混合燃料，并开展了柴油机燃用此混合燃料的燃烧特性研究。研究结果表明：随着混合燃料中甲醇含量的增加，预混燃烧阶段的放热率增加，扩散燃烧时间缩短。滞燃期随甲醇含量的增加而增加，此现象在低负荷和高转速下更为明显。甲醇含量对快燃期长短影响较小，总燃烧期随甲醇含量的增加而缩短。低转速下放热率曲线中心随甲醇含量的增加而移近上止点，最大压力升高率和最高放热率随甲醇含量的增加而增加。高转速高负荷下放热率曲线中心随甲醇含量的增加而移近上止点，高转速低负荷下放热率曲线中心随甲醇含量的增加偏离上止点；高转速下最大压力升高率和最高放热率随甲醇含量的增加而增加，而进一步增加甲醇含量反而使最大压力升高率和最高放热率降低。当混合燃料中含氧量小于6％时，缸内最高压力随甲醇含量的增加而增加；进一步增加含氧量时缸内最高压力保持不变或略有降低。缸内最高平均气体温度基本上不随甲醇含量而变化。     

甲醇柴油对增压中冷柴油机燃烧与排放性能的影响

针对在增压中冷柴油机上燃用不同比例甲醇柴油对发动机燃烧和排放性能的影响进行了研究。结果表明：随着混合燃料中甲醇含量的增加,发动机动力性略有降低,使用经济性提高,缸内最大压力和温度降低,NOx和碳烟排放降低,HC排放增加;CO排放小负荷下大幅增加而在大负荷下略有降低。     

甲醇预混合气F-T柴油引燃模式下发动机燃烧特性研究

为了提高甲醇在能量转化效率方面的优势,在一台CY25TQ型柴油机上,利用F-T柴油和煤基甲醇研究了甲醇占能比、F-T柴油喷油时刻对甲醇预混合气F-T柴油引燃燃烧方式下发动机燃烧特性的影响。试验结果表明:甲醇占能比增加,此燃烧方式滞燃期、持续期波动较大。在平均有效压力为0.45MPa下,缸内最大压力、瞬时放热率峰值、最大压力升率明显降低,最大降幅分别为26.40%、59.25%和58.00%。高负荷时,不同甲醇占能比下F-T柴油喷射时刻调整,能促进压升率进一步降低。与原柴油机扩散燃烧方式相比,虽然采用引燃喷射的双燃料发动机在中低负荷时的有效热效率有所降低,但是随着负荷增加,高负荷下的热效率比原柴油机高,最大提高了17.14%。     

Experimental study and three-dimensional simulation of premixed hydrogen/air flame propagation in a closed duct

An experimental and numerical study of premixed hydrogen/air flame propagation in a closed duct is presented. High-speed schlieren photography is used in the experiment to record the changes in flame shape and location. The pressure transient during the combustion is measured using a pressure transducer. A dynamic thickened flame model is applied to model the premixed combustion in the numerical simulation. The four stages of the flame dynamics observed in the experiment are well reproduced in the numerical simulation. The oscillations of the flame speed and pressure growth, induced by the pressure wave, indicate that the pressure wave plays an important role in the combustion dynamics. The predicted pressure dynamics in the numerical simulation is also in good agreement with that in the experiment. The close correspondence between the numerical simulation and experiment demonstrate that the TF approach is quite reliable for the study of premixed hydrogen/air flame propagation in the closed duct. It is shown that the flame wrinkling is important for the flame dynamics at the later stages.     

挥发分火焰对碳粒燃烧的影响

建立了球坐标系下传热、传质、化学反应全耦合的煤粉燃烧数值模拟程序．通过煤粉与事先脱除挥发分的焦炭的对比实验及数值模拟,研究了挥发分火焰对碳粒表面一次产物CO火焰的点燃及碳粒燃烧的影响．傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)测温实验及煤粉燃烧动态过程的数值模拟结果不仅进一步验证了碳粒着火初期CO火焰所引起的颗粒高温现象,而且给出了挥发分引燃表面反应一次产物CO的直接证据．由于挥发分火焰的引燃作用,碳粒可以在较其非均相着火温度为低的温度下被点燃,阐明了Juntgen提出的联合着火方式的物理本质．     

零维模型在二甲醚发动机工作过程中的应用研究

利用韦伯(WIEBE)模型、WASTON模型、Whitehouse-Way模型模拟计算二甲醚(DME)发动机的工作过程,将模拟计算示功图与试验结果对比,检验上述模型在预测二甲醚发动机燃烧规律方面的准确性。对比结果表明,在适当调整喷油正时、燃烧始角、循环供油量、循环初始压力和初始温度以及燃料热值等初始参数的基础上,上述模型的模拟计算结果与二甲醚发动机试验测定数据基本相近。说明上述各模型不仅适用于理想状态下的柴油发动机运行参数预测,亦适用于二甲醚发动机运行参数的预测。     

生物质颗粒预燃室燃烧试验与数值模拟

对生物质锅炉进行了生物质颗粒的燃烧试验,以了解其燃烧情况,同时进行了生物质颗粒燃烧的数值模拟,分析研究炉内的速度场、温度场和组分浓度场。对比数值模拟和试验数据,可知烟气出口处温度与数值模拟结果吻合较好,且锅炉燃烧性能良好,试验还测得在烟气出口处温度较高易结焦,可为以后锅炉改造提供方向。     

氢发动机工作过程的数值模拟研究

为了分析和研究氢发动机的运行特性，预测多种参数变化对性能的影响，对氢发动的燃烧过程建立零维模型，进行数值模拟。试验表明，模型的计算值和试验值具有良好的一致性，模拟计算弥补了试验测试中的不足，可以从更深层次地认识氢发动机的运行特性和规律。     

Heat transfer enhancement in methanol steam reforming for a fuel cell

The catalytic methanol steam reforming reaction was investigated by numerical simulation and experiments. Methanol conversion ratio as well as carbon monoxide (CO), which poisons a typical polymer electrolyte fuel cell, increases in a tablet catalyst when temperature is elevated. There is a trade-off relationship between methanol conversion ratio and CO concentration. It was found that the reforming reaction is controlled by heat transfer at large methanol flow rate, where the trade-off relationship shifts to lower methanol conversion ratio and higher CO concentration.To improve the trade-off relationship, internal corrugated metal heater and external catalytic combustion heater were applied to enhance the heat transfer. Optimal cell density for the internal corrugated metal heater, which was about 9×10⁵ cell/m², was closely related with reaction parameters such as velocity, cell density, geometric surface area and hydraulic diameter. The catalytic combustion heater is larger than the internal corrugated metal heater in size. Both high methanol conversion ratio and low CO concentration were accomplished by heat transfer enhancement with the two techniques at large methanol flow rate.     

Trapezoidal cavity for high reforming temperature performance of auto-thermal methanol steam reforming micro-reactor for hydrogen production

To realize high reforming temperature performance of auto-thermal methanol steam reforming micro-reactor (ATMSRM) for hydrogen production (HP) and enhance its long-term HP performance, a trapezoidal cavity on methanol steam reforming (MSR) chamber plate is proposed. A numerical simulation model of the ATMSRM for HP is built. The influence of different geometric sizes of the trapezoidal cavity on reforming temperature performance of ATMSRM is investigated by the numerical simulation model. The reforming temperature performance and HP performance of ATMSRMs using the optimal trapezoidal cavity, the combustion reaction support (CRS) with optimal multiple micro-channels and the non-optimization are compared. The reforming temperature performance and HP performance of the size-enlarged ATMSRM with the optimal trapezoidal cavity are also studied. The results show that compared to other trapezoidal cavities, reforming temperature difference per 1 °C (△TA) of the ATMSRM using the F-type trapezoidal cavity with 50 mm length, 76 mm width, 0.4 mm front end depth and 0.2 mm back end depth is smaller, which is 0.01709 °C °C^?1 under 0.9 mL/min combustion methanol injection rate and 4 mL/h reforming methanol-water mixture injection rate. Compared with ATMSRMs using the CRS with optimal multiple micro-channels and the non-optimization, ATMSRM using F-type trapezoidal cavity has a better comprehensive HP performance. Compared with non-enlarged ATMSRM using F-type trapezoidal cavity, size-enlarged ATMSRM using F-type trapezoidal cavity has bigger △TA, larger reforming methanol conversion rate, higher hydrogen yield and more carbon monoxide selectivity. This research work offers a new method for enhancing reforming temperature performance of ATMSRM for HP.     

预混点燃式天然气发动机燃烧过程CFD研究(二)

采用AVL三维CFD软件FIRE对一台预混点燃式天然气发动机的燃烧过程进行了CFD研究。通过模拟仿真得到了发动机缸内气体的压力场、流场、温度场及湍动能等信息,并详细分析了压缩及燃烧过程气体的流动、温度的分布以及湍动能对火焰传播的影响。在此基础上对点火提前角、燃空当量比对燃烧过程的影响进行了模拟研究,为该天然气发动机燃烧过程的设计优化提供了理论性指导。     

预混合燃烧过程的数值模拟研究

对预混合燃烧降低碳烟形成的机理进行了数值模拟,并与仅有主喷射的燃烧过程的数值模拟计算结果进行对比,结果证明采用预混合燃烧确能降低柴油机碳烟形成。     

电场作用下的液体乙醇微尺度层流扩散燃烧

采用实验和数值模拟方法研究了电场作用下液体乙醇层流扩散微燃烧的火焰结构、火焰无量纲高度和宽度以及Re之间的关系.结果表明,实验拍摄火焰结构图像与数值模拟高温区结构相似,正向电场火焰结构尺寸较反向电场高;H/d与Re呈线性关系,正向电场的H/d随Re增加幅度较反向电场快;W/d随Re先是线性增加,后期变化幅度较小;火焰中...