低速稀薄燃烧工况下闪沸喷雾燃烧特性

均质稀薄燃烧已被证实是未来进一步优化直喷汽油机燃烧、节能减排的关键技术.然而,稀薄燃烧的控制应用面临巨大挑战,特别是在低速稀薄燃烧工况下,温度较低,气流速度较弱,火核形成以及火焰传播速度较慢,对油气混合均匀度要求较高.本文针对一台直喷光学发动机中闪沸喷雾的应用,对低速稀薄燃烧工况下火焰发展规律、放热规律等进行了分析.结...     

喷雾夹角对高功率密度柴油机快速燃烧特性的模拟分析

为了研究喷雾夹角对某高功率密度单缸机快速燃烧的影响,建立了三种喷雾夹角方案,采用AVL FIRE软件对该单缸机燃烧过程进行了模拟计算,分析了喷雾夹角对喷雾特性以及燃烧性能的影响,仿真结果表明,喷雾夹角主要影响燃油在燃烧室空间的位置及贯穿距,适当增大喷雾夹角,提高了空气利用率,温度场分布均匀,燃油蒸汽分布较好;本机存在喷雾夹角最佳值为155°,使得做功能力接近上止点,燃油消耗率降低了10.7%,燃烧动力性和经济性提升明显。     

进气温度对正庚烷HCCI燃烧特性影响研究

在一台燃烧边界条件可控的快速压缩机上对均质压燃燃烧方式(HCCI)下进气温度对燃烧特性的影响进行了研究.以正庚烷燃料为研究对象,在不同的进气温度条件下,通过对燃烧始点、燃烧持续期、燃烧放热率等参数的分析,得出了进气温度对HCCI燃烧特性的影响规律.试验结果表明:随着进气温度的升高,燃烧始点提前,燃烧持续期缩短,最高燃烧温度升高,放热率最大值增加.     

汽油与异辛烷/正庚烷的燃烧特性分析

利用定容燃烧弹系统,研究了相同辛烷值的两种燃料-标准汽油和异辛烷/正庚烷在化学当量比条件下的预混燃烧过程.通过高速摄像系统拍摄了标准汽油和异辛烷/正庚烷的层流预混阶段火焰传播过程,着重分析、比较了两种燃料的滞燃期,层流火焰传播速度和马克斯坦长度.结果表明,虽然两者辛烷值相同,但是异辛烷/正庚烷拉伸和无拉伸层流火焰传播速度均高于标准汽油的,而且标准汽油对应负的马克斯坦长度,其火焰稳定性较差,异辛烷/正庚烷对应正的马克斯坦长度,其火焰的稳定性较好.从火焰外观上,两种燃料的前期火焰基本一致,为淡蓝色预混火焰;但后期火焰的差异很大,汽油呈碳粒型燃烧,而异辛烷/正庚烷则为充分预混型.     

乙醇/正庚烷燃烧过程PAH形成的数值模拟

应用CHEMKIN化学动力学软件,构建乙醇/正庚烷的芳香烃(PAH)形成机理(包含241种组分,1,703个基元反应).在激波管和预混火焰条件下,研究乙醇/正庚烷燃烧过程中前驱体单环芳香烃(苯)和多环芳香烃(萘、菲、芘)的形成,探讨乙醇掺混比对PAH形成的影响.对生成速率的分析结果表明,丙炔基的聚合与环化、苯基的加氢反应是形成苯的主要反应;多个苯环的形成主要通过脱氢加乙炔反应;具有氧化性的H和OH自由基减少了PAH的生成.敏感性分析结果表明,乙醇/正庚烷燃烧过程中,促进苯生成的主要反应是戊基、戊烯、烯丙基和丙基的分解.随着乙醇掺混比的增加,燃烧过程中分解形成的活性羟基(—OH)摩尔分数增加,PAH的生成速率下降,表明乙醇具有抑制PAH形成的作用.     

正庚烷HCCI燃烧过程的数值模拟及试验研究

结合详细化学动力学机理,运用最新的CHEMKIN—Ⅳ化学动力学软件包中的IC enginc模块模拟了正庚烷的HCCI燃烧过程。并在一台高速四缸柴油机上进行了单缸正庚烷HCCI燃烧试验。分别从理论和试验上研究了正庚烷的HCCI燃烧过程以及各种参数变化对燃烧过程的影响,研究表明：正庚炕燃烧过程由低温反应和高温反应两阶段组成,NC7KET裂解生成OH是低温阶段最重要的反应,高温阶段着火是由H2O2裂解所触发的,低温阶段着火对高温阶段着火起着关键作用;各种参数的变化会导致燃烧过程的显著变化。     

煤焦油燃烧特性数值模拟

利用数值模拟方法,选用标准k-ε湍流模型,化学反应采用涡-耗散模型,辐射模型应用P-1辐射模型,研究进油口尺寸、进气口尺寸一定,煤焦油蒸气速度和助燃气体速度不变,富氧条件下不同含氧助燃气体对燃烧室火焰空间温度场和气流场压力场的影响。结果表明,助燃气体含氧量越高,火焰温度越高,燃烧速率越快,尾气排放所带走热量越小,火焰空间温度场分布梯度变大。数值模拟结果对于煤焦油用于工业燃烧条件的设计和操作具有一定的理论指导和实践意义。     

低气压环境下正庚烷及汽油池火的燃烧特性

为研究低气压环境对可燃物燃烧特性的影响,利用密闭实验箱模拟低气压环境条件,研究了正庚烷及汽油池火在不同环境压力条件下的燃烧特性.实验获取了燃料的质量燃烧速率、火焰形态特征、火焰温度和烟气中的CO体积分数等燃烧特性参数.研究结果表明,随着环境压力的降低,正庚烷和汽油的质量燃烧速率减小,且质量燃烧速率与环境压力呈幂函数关系;火焰高度及火焰面积均随环境压力的减小而增大,对于实验中的正庚烷池火,火焰高度与环境压力呈幂函数关系;环境压力的降低使得火焰的高温区上移,烟气羽流的温度也相应升高;烟气中CO的峰值体积分数也随着环境压力的降低而增大.     

柴油机喷雾蒸发混合和燃烧的数值模拟

应用一个准维多区模型对柴油机喷雾的蒸发、混合和燃烧进行了数值模拟,提出了求解燃油蒸发过程的油滴直径瞬时变化的简单代数方程,考虑了碰壁对喷雾射流贯穿的影响。并对一台直喷式柴油机的燃烧过程进行了计算,计算结果与试验值符合较好。     

直喷式柴油机喷雾碰壁燃烧过程的计算机模拟

本文以实验和计算机模拟的结果为基础,略去壁面区域复杂的传热、传质及蒸发等物理过程,在汽态喷雾的假设下,建立了以模拟直喷式柴油机喷雾碰壁燃烧过程的燃烧率、NO形成过程为目的数学模型.通过计算结果与实验的比较证明,在汽态假设下,合适的构造子模型可以对该燃烧过程做出模拟.     

关于喷雾流动蒸发燃烧的数值模拟研究

采用欧拉气相方程和拉格朗日液滴方程,同时耦合化学反应,对喷雾流动、蒸发、燃烧进行模拟,分析了喷雾液滴的分布、液滴贯穿距离、索特平均直径、放热率等。通过与试验结果的对比表明:计算能很好地预测蒸发和非蒸发喷雾的油滴贯穿距离以及燃料蒸气的贯穿距离;高温高压下喷雾的自燃着火,燃烧迅速扩散。对计算结果的分析表明:高温高压下容易产生二次破裂;在火焰前锋附近,局部放热量大,产生了预混燃烧,而喷雾液核区域的燃油燃烧是由湍流扩散控制的。     

生物柴油喷雾特性的数值模拟

根据可视化试验的结果,利用计算流体力学的方法对生物柴油和柴油的喷雾进行模拟,建立了三维仿真模型,并验证了模型的正确性.利用该模型研究了生物柴油和柴油的喷雾特性,计算了不同喷孔直径对喷雾贯穿距离、索特平均直径等的影响.研究结果表明:生物柴油的雾化特性与柴油不同,柴油的雾化特性更好;减小喷孔直径缩短了生物柴油的喷雾贯穿距离,而且有助于液滴的破碎和雾化.     

正庚烷均质压燃燃烧反应化学动力学数值模拟研究

应用零维详细化学反应动力学模型，对正庚烷均质压燃燃烧反应的化学反应动力学过程进行了数值模拟研究，分析了在内燃机边界条件下影响其燃烧反应的关键基元反应、关键中间产物以及自由基。结果表明，正庚烷的燃烧过程由高温反应和低温反应两个阶段组成，高温反应阶段又可以分为蓝焰反应和热焰反应两个阶段。正庚烷氧化反应首先经过脱氢反应，第一次加氧异构化后的第二次加氧是低温反应的必经途径，其产物的两次分解是低温反应阶段OH自由基的主要来源；蓝焰反应阶段主要是甲醛氧化成CO的过程，H2O2的热分解是控制该阶段反应最重要的基元反应，也是OH自由基的主要来源；热焰反应主要是CO氧化成CO的过程；CO的生成途径是：低温反应生成的甲醛(CH2O)脱氢生成HCO，HCO氧化生成CO，OH是CO氧化为CO2和正庚烷脱氢反应最重要的自由基。     

柴油机喷雾特性的模拟试验研究

作者在模拟装置上通过对柴油机燃料喷射过程的高速摄影,分析了喷孔截面积、喷射压力和喷射背压等对喷雾特性的影响,同时得出了关于喷射压力对喷射穿透度影响的新看法。文中所述有关结论对改善柴油机性能具有一定的实用价值。     

直喷式柴油机喷雾特性与燃烧过程的研究

本文介绍了用高速纹影法研究一直喷式柴油机混合气形成和燃烧过程的结果。文中简述了所建立的纹影光学系统和测量气缸内压力的电路控制系统,并观察分析了不同燃油启喷压力和空气涡流强度对油束特性、油束碰壁反溅、混合气形成以及火焰传播过程的影响,还研究了喷油压力和空气涡流对炭烟形成和放热过程的作用。     

喷油压力对柴油机喷雾、混合及燃烧特性影响的数值模拟研究

基于对某型直喷式柴油机缸内工作过程的多维数值模拟,研究了喷油压力对燃油喷雾特性、油气混合特性、燃烧特性及柴油机性能的影响规律。结果表明：提高喷油压力,喷雾粒度越细,燃油蒸发速度加快,油气混合的速度和均匀度均得到改善,缩短了燃烧持续期,提高了循环热效率,但是平均压力升高率呈线性增加,影响工作过程的稳定性。     

高压液氨喷雾燃烧的数值模拟和试验验证

以液氨喷雾混合气形成和燃烧过程为对象进行数值模拟和试验验证。根据试验获得的气液相贯穿距数据对三维模型进行参数标定。结果表明：建立的喷雾模型可以在高温高压环境条件下准确预测液氨喷雾的贯穿发展过程;在喷雾混合气形成过程中液氨气化吸热导致喷雾中心区域降温效果明显,降温高达100 K;氨较高的汽化潜热使之较难蒸发,喷雾边缘处氨的质量分数多在0.1上下。利用特征时间燃烧模型对液氨喷雾燃烧过程进行初步计算,可以较好地模拟整个燃烧过程。     

基于大涡模拟的油滴群燃烧特性研究

利用Matlab随机生成不同尺寸、位置信息的油滴群,采用一步总包反应机理对其进行大涡模拟,分析了不同来流速度、环境温度工况下不同颗粒数密度油滴群的燃烧特性及燃烧模态,统计出油滴的平均阻力特性、蒸发率以及气体湍流变动。研究表明:油滴群平均阻力系数随来流速度的增加呈现先减小后增大最后趋于稳定的趋势,约为单燃烧油滴的阻力系数的1/2,随环境温度的升高而增大,与来流速度成反比;气相湍流变动随环境温度增大而加剧,随颗粒数密度增加而减小;在油滴群燃烧特性下,蒸发率随环境温度的升高而增大,随数密度的增加而减小,随来流速度的增加而增大。