新型燃烧模型在柴油机燃烧模拟中的应用(上)

将每个计算单元分为燃料区、空气区和混合区3个区域,在火焰传播方向上又将每个区域分为已燃区和未燃区,建立了柴油机的三区相关火焰燃烧模型,利用该模型对超多喷孔柴油机和传统柴油机缸内燃烧过程进行三维数值模拟,不仅得到了与试验值相符的气缸压力、NOx和SOOT排放量等结果,而且获得了柴油机缸内混合气的浓度场、温度场、NOx质量...     

直喷式柴油机NOx生成及缸内分布研究

建立了柴油机缸内燃烧模型和NOx生成模型,结合实验,对柴油机工作过程以及NOx排放进行了研究.研究结果表明,燃烧初期NOx的生成主要集中在油束外围火焰前锋附近,随着燃烧的扩散NOx的生成主要集中在燃烧室缩口处及中央持续高温、富氧部位;由于缸内未燃碳氢的还原作用,NOx生成总量随曲轴转角增加先增大后减小,且随着缸内气流运动,使NOx在燃烧室内分布趋于均衡.     

EGR率对高压共轨柴油机燃烧性能影响的多维仿真

为了预测不同废气再循环(exhaust gas recirculaction,EGR)率对某型高压共轨柴油机性能的影响,采用AVL FIRE软件建立了该柴油机缸内的多维仿真模型,并与试验结果进行对比,验证了模型的正确性;对样机采用不同的EGR率进行缸内模拟计算,分析研究了不同EGR率对柴油机缸内燃烧过程参数及排放(NOx和Soot)的影响。结果表明:随着EGR率从0.00增加到0.20,柴油机缸内燃烧速率减小,爆压和最高温度分别下降了4.0%和3.9%,累计放热量下降了3.5%,滞燃期增加了0.9℃A,同时缸内NOx排放生成区域明显减少,但Soot排放生成区域明显增加。     

预喷对重载柴油机燃烧与排放影响的试验

基于内窥镜测量技术,在一台6缸高压共轨重载柴油机上研究了预喷正时、预喷油量与EGR率等对燃烧放热、排放物生成的影响作用.对柴油机缸内燃烧过程中的火焰图像进行了采集,并且通过双色法计算得到了碳烟颗粒场分布图像.结果表明:随预喷正时延迟,缸内峰值压力升高,预喷燃烧的两阶段放热现象消失,预喷燃烧的火焰亮度加强,NOx和碳烟排放均降低;随预喷油量增加,预喷燃烧的放热率和火焰亮度升高,NOx和HC排放增大,而碳烟和CO排放降低;随EGR率提高,预混燃烧强度变弱并且开始呈现两阶段放热现象,主燃烧始点滞后,NOx排放显著降低,但碳烟、HC和CO排放升高.采用内窥镜测量可以更方便准确地了解发动机实际运行工况下缸内燃烧特性.     

增压直喷式柴油机缸内燃烧可视化及其排放的试验研究

采用AVL缸内视频系统对增压直喷式柴油机CC490ZQ实际工作在低、中转速下,缸内燃烧过程进行了可视化试验研究,同时测量了其烟度、HC、C0及NOx并进行了分析。结果表明：进气涡流是着火初期火焰分布形态的主要控制因素,随着负荷和增压压力的升高,导致燃烧室中心区的扩散燃烧及其比例增加;湍流混合对直喷式柴油机缸内混合燃烧起主要控制作用。     

大连工学院举办柴油机燃烧学习研讨班的通知

大连工学院内燃机研究所将于1987年7月27日至8月9日举办柴油机燃烧学习研讨班。内容为: 1.柴油机燃烧和喷雾过程的测试技术。包括喷雾油束的激光全息摄影、缸内气流的激光多普勒测速、燃烧过程的高速摄影和彩色纹影摄影、火焰瞬态温度测量及燃烧室表面瞬态温度测量、缸内气体瞬时取样与分析等项技术的原理和应用以及仪器设备的使用示范等。2.柴油机燃烧数学模型。包括零维模型、准维模型(双区、多区模型)、二维层流、     

生物柴油缸内燃烧火焰温度对NOx生成的影响

采用内窥镜高速摄影的方法,拍摄了柴油机燃用不同比例生物柴油-柴油调合燃料燃烧火焰的图像.基于亮度测温法的原理,计算了火焰的温度场分布.根据NOx生成的特点,提出了针对NOx生成的火焰温度评价指标:NOx生成区域的瞬态火焰面积、火焰面积变化速率、火焰面积平均变化速率、温度区域持续期、火焰面积出现效率,分析了评价指标随发动机转速、生物柴油调合比例的变化规律.研究结果表明:随着生物柴油添加比例和转速的增大,燃用B50和B100的NOx生成区域的火焰面积出现时刻和消失时刻提前,提前程度在高转速时较大,区域的峰值不断增大,对应的位置逐渐提前,火焰面积变化速率和火焰面积平均变化速率的峰值均不断增大,出现效率不断增大,持续时间逐渐缩短,这说明随着生物柴油调合比例的增大,缸内出现了有利于NOx生成的环境.     

ZS195柴油机缸内燃烧温度场测量及分析

柴油机缸内燃烧温度场分布对柴油机的性能有着重要的影响,因此柴油机缸内燃烧温度场的测量对于分析优化柴油机性能有着重要的作用。本文简单介绍了三基色光学测温原理,通过高速图像摄影仪获得ZS195柴油机缸内燃烧火焰图片,对火焰图片进行处理分析,得到了ZS195柴油机缸内燃烧温度场的分布,为柴油机燃烧过程分析提供了有价值的信息。     

ZS195柴油机缸内燃烧温度场测量及分析

柴油机缸内燃烧温度场分布对柴油机的性能有着重要的影响,因此柴油机缸内燃烧温度场的测量对于分析优化柴油机性能有着重要的作用。本文简单介绍了三基色光学测温原理,通过高速图像摄影仪获得ZS195柴油机缸内燃烧火焰图片,对火焰图片进行处理分析,得到了ZS195柴油机缸内燃烧温度场的分布,为柴油机燃烧过程分析提供了有价值的信息。     

EGR对柴油机燃烧影响的可视化研究

基于单缸柴油机和phantom高速相机,搭建柴油机燃烧过程可视化平台,进行EGR对柴油机燃烧影响的可视化研究。在不同EGR率条件下分析了EGR对燃烧过程和火焰温度的影响规律。研究表明,通过可视化平台可以从燃烧室底部直接拍摄燃烧火焰。在小负荷、自然吸气条件下,随着EGR引入,着火时刻推迟,火焰温度降低,高温区域的面积减小。EGR率为20%时,缸内着火区域面积明显减小,火焰亮度显著降低。缸压数据分析结果显示,随着EGR率的增加,爆发压力和放热率峰值减小,缸内平均温度降低。     

低散热柴油机燃烧过程模拟研究

在分析低散热柴油机燃烧过程特点的基础上,建立了一个准维三区燃烧模型,喷油规律的计算进行了简化处理,考虑高温喷雾燃烧区和产物区的辐射传热,对低散热柴油机在不同隔热条件下缸内燃烧过程进行了编程计算。计算针对12150L柴油机燃烧室受热表面喷涂ZrO2陶瓷热障涂层进行。结果表明,隔热后,燃烧滞燃期缩短,燃烧持续期延长,后燃现象有增强趋势。只隔热活塞顶时滞燃期较其它两种隔热方式长,燃烧持续期短,燃烧恶化现象相对不明显。     

未着火循环废气改善柴油机冷起动的燃烧

采用柴油的替代研究燃料正庚烷和压燃式燃烧模型,计算研究了起动阶段引入未着火循环的燃烧产物对下一循环燃烧的影响.未着火循环的燃烧产物与完全燃烧循环有明显不同,其中含有许多未燃燃油和中间活性物质,将其以EGR的方式重新引入气缸中能有效改善下一循环的燃烧,计算结果表明,中间活性物质起到了关键作用.进行了EGR影响柴油机起动性能的试验研究,结果表明,起动初期的循环中,引入EGR可以改善燃烧,试验结果验证了计算分析的合理性,为改善柴油机冷起动性能提供了一种新思路.根据正庚烷燃烧的化学动力学理论,结合计算过程中各物质浓度的变化,研究了EGR改善燃烧的机理.     

双燃料发动机的燃烧模型

针对双燃料发动机燃烧特性，建立了柴油喷雾扩散燃烧子模型和气体燃烧均质混合气火焰传播燃烧子模型，应用该模型研究了双燃料发动机燃烧机理，计算结果和实验结果相当吻合。计算表明：当引燃柴油比例较大时，双燃料发动机燃烧过程以喷雾混合控制燃烧为主，柴油喷雾扩散燃烧模型与实测较吻合；当柴油比例较小时，该过程以均质混合气火焰传播燃烧为主，均质混合气火焰传播燃烧模型与实测软吻合。计算结果表明，引燃柴油量对双燃料发动机性能影响较大，引燃柴油减少，着火滞燃期延长，缸内最大爆发压力升高。     

直喷式增压柴油机燃烧过程可视化研究

介绍采用高速摄影技术研究直喷式增压柴油机的燃烧过程，研究工作在单缺柴油机上进行。研究结果表明，进气增压改善了上柴油机燃烧过程；促进了燃油和空气的混合，增加了燃油束向燃烧室中心的扩展区域，壁面附近燃油堆积量减小；缩短了着火延迟期，增加了扩散燃烧的比例，火焰扩展速度降低；改善了燃烧室内的燃烧条件，抑制了燃烧火焰向活塞顶部外溢。     

不同口径比和径深比燃烧室工作过程分析

不改变燃烧室体积,通过改变燃烧室的口径比和径深比,对柴油机工作过程进行了模拟计算。燃烧模型取4步简化动力学模型,湍流模型取修正k-ε模型。计算区域除气缸和燃烧室外,还包括进、排气支管。计算结果表明,随着口径比的减小,缸内挤流强度增加。对于空间雾化燃烧的直喷式柴油机,将燃烧室结构设计成油注形状,可以利用燃烧波在燃烧室内产生较大尺度的垂直涡流,有利于增强燃油喷射效应,从而提高油气与空气的均匀混合质量,提高柴油机的经济性,同时也有利于降低NO排放。     

小型直喷式柴油机缩口型燃烧室的设计与研究

在4100型直喷式柴油机上，为改进的进气系统和供油系统匹配设计了几种不同形状的缩口型燃烧室，研究了燃烧室形状对柴油机性能的影响。试验结果表明，体积较大的球形底台的缩口燃烧室能促使油-气混合，改善燃烧过程，有利于实现柴油机的动力性、经济性和排放指标的良好折中。     

Analysis of combustion and pollutants formation in a direct injection diesel engine using a multi-zone model

A two-dimensional multi-zone model for the calculation of the closed cycle of a direct injection (DI) diesel engine is presented. The fuel spray is divided into small packages and the effect of air velocity pattern on spray development is taken into account. The calculation of swirl intensity variations during the cycle is based on hybrid solid body-boundary layer rotation scheme. Application of the mass, energy and state equations in each zone yields local temperatures and cylinder pressure histories. For calculating the concentration of constituents in the exhaust gases, a chemical equilibrium scheme is adopted for the C-H-O system of the eleven species considered, together with chemical rate equations for the calculation of nitric oxide (NO). A model for the evaluation of soot formation and oxidation rates is incorporated. A comparison is made between the theoretical results from the computer program implementing the analysis, with experimental results from a vast experimental investigation conducted on a direct injection, Lister-Petter diesel engine, with very encouraging results. Plots of temperature, equivalence ratio, NO and soot distributions inside the combustion chamber are presented, elucidating the physical mechanisms governing combustion and pollutants formation.     

二甲醚发动机燃烧特性的试验与数值模拟研究

在一台直喷式压燃发动机上开展了二甲醚燃烧与排放特性的试验与数值模拟研究。测量了二甲醚在高压燃油泵内的泄漏量及其与发动机转速之间的定量关系,并就发动机分别燃用二甲醚和柴油的运转性能进行了对比试验研究,结果表明,发动机燃用二甲醚要比燃用柴油具有更好的性能与排放水平;另从二甲醚低温着火的化学反应机理人手,开展了其自燃着火过程的数值模拟研究,进而建立了计及温度、压力和燃空当量比因素的DME滞燃期数据库;通过将该数据库与发动机循环模拟程序相耦合,对DME发动机的运转性能进行了变参数预测分析,预测结果与试验结果吻合较好。     

喷油提前角对柴油机燃烧特性的影响

为了研究柴油机在不同喷油提前角下的燃烧特性,采用三维流体数值分析软件AVLFIRE建立了某型柴油机燃烧计算模型.在不同喷油提前角下,对燃烧滞燃期、油气混合程度、温度、燃空当量比、放热率和压力进行分析,得出:随着喷油提前角的增大,滞燃期延长,着火时刻形成的可燃混合气增多,缸内最高燃烧压力和最高温度也随之升高同时放热规律相...