一种车用燃油加热器燃烧器的流场数值分析

由数值计算分析知：切向进气孔所产生的旋流对锥盖内表面形成冲刷,并影响一级燃烧室内部三层进气孔的进气,其旋流影响贯穿整个燃烧室．一级燃烧室的第一层进气孔所进气流在其燃烧室轴心碰撞翻转,形成锥盖内腔绕轴线分布的轴向涡流,从而加强了锥盖内表面的冲刷卷吸流动．而在一级燃烧室锥形缩口处,因进气分流孔的分流作用,使二级燃烧室的前端形成若干小旋涡,这些小旋涡与锥形缩口处的大旋涡并存,使燃烧室边缘区域的混合得到了强化．锥盖形燃烧器能减少流动死区,有利于油气的充分混合燃烧,从而减少积炭的生成．计算结果与样机试验数据基本吻合．     

燃烧室形状对柴油-甲醇双燃料发动机碳烟排放的影响

为研究燃烧室形状对柴油-甲醇双燃料发动机混合气的形成,温度分布和碳烟排放的影响,应用KIVA-3V程序对不同几何形状的燃烧室内的燃烧和碳烟排放进行三维数值模拟。计算结果表明：燃烧室的形状对柴油-甲醇双燃料发动机的燃烧过程有着重要影响,缩口燃烧室能够产生较大的旋涡,这有利于混合气的形成,可以进一步加速扩散燃烧,产生较低的碳烟排放。直口燃烧室基本不能够产生旋涡,碳烟排放较高。     

切向进气道内燃机进气系统流场的数值模拟

为提高换气系统流动性能，采用数值计算方法对具有切向进气道的内燃机进气系统三维流场进行了研究。模拟计算采用三维、可压、粘性、湍流模型和SIMPLE数值计算方法。通过计算发现，在进气道内，切向气道没有涡流产生；进入气缸的气流，以一定的倾斜度与气阀和缸壁产生碰撞，是产生缸内旋流的主要原因，气体的碰撞和分离沿气缸横截面产生两个旋转方向相反的旋涡；随着气体逐渐远离气阀，缸内小旋涡与主旋流逐步合，形成了单一方向的旋流。研究结果表明，采用三维流动数值模型可获得稳流试验中难以得到的进气道和缸内流动规律，为气道设计提供更有力的依据。     

当量比天然气发动机燃烧和排放的优化研究

为改善天然气发动机燃烧,降低NO_x排放,采用数值模拟方法研究了缩口燃烧室与喷水温度对天然气发动机燃烧和排放的影响。研究发现：缩口结构促使缸内混合气形成良好的贴壁流动,有利于燃料和空气混合。这些因素提高了火焰传播速度,增加了NO_x排放。相比原机,方案一的缩口角度增大26°,燃烧持续期缩短,NO_x排放增加32.3%。进气道的蒸发量随着喷水温度升高而增多,这导致更多的水进入缸内。采用缩口燃烧室并提高喷水温度有利于加快缸内燃烧速率,降低燃烧温度和NO_x排放。     

车用柴油机低排放缩口燃烧系统的优化

为了定量评价低排放缩口燃烧室内的气流特性,引入了涡流强度保持性的概念。采用FIRE软件对车用直喷式柴油机低排放缩口型燃烧室内气流的空间分布及其变化规律进行了数值计算,利用计算结果并结合MATLAB软件计算了不同缩口直径燃烧室内的瞬态涡流强度保持性大小,由此评价这种燃烧室的气流特性,并分析不同缩口直径对燃烧室内气流特性及其涡流强度保持性的影响。在此基础上,通过台架试验对比分析燃烧室内的这种涡流强度保持性与喷射系统参数和进气涡流匹配时对柴油机性能的影响。结果表明,采用适当的低排放缩口型直喷式燃烧室结构可有效地组织和控制燃烧室内气流分布规律及其强度,而且对于这种燃烧室结构存在着最佳的喷射位置和进气涡流比,从而在动力性和经济性基本保持不变的条件下可有效地改善柴油机的排放特性。     

锥形模缩口力影响因素分析与凹模半锥角优化设计

利用最新推导出的考虑缩口变形中弯曲作用,选用幂函数硬化规律的应力应变关系的锥形模缩口力计算公式,结合常用的Q235钢管和T2铜管缩口实验数据,对影响缩口力的因素K、n、t、mN、μ及α,作了单因素影响的更直观分析,进而,分别用黄金分割法和微分法两种不同的方法对锥形凹模半锥角进行了优化设计,获得了使缩口力最小时的αopt-μ的关系式与关系曲线.     

基于ANSYS/Fluent的FSAE赛车限流阀的仿真优化研究

为设计赛车进气效果最佳的限流阀,本文采用Solidworks软件,建立赛车发动机限流阀三维实体模型,利用ANSYS中Fluent模块对限流阀模型内流场进行分析,得到限流阀内部的压力场和速度场分析云图,根据分析结果选取锥形口的限流阀结构,并对限流阀的设计参数进行优化分析.分析结果表明,为保证发动机气流流量的供应和进气气流的稳定,选择出口锥角为14°,进口直径为50 mm,渐缩长度为50 mm,渐扩长度为90 mm的限流阀,发动机气流流量的供应和进气气流较为稳定,进气效果最理想.该研究改善了FSAE赛车限流阀对发动机动力性能的影响.     

旋流燃烧室内流场PIV测量误差修正方法的研究

对微型燃气轮机旋流燃烧室内湍流流动PIV测量中产生的非轴对称性误差的原因进行了分析,提出了基于CFD技术的旋流燃烧室内湍流流动PIV测量误差的修正方法,将修正后的实验数据与数值计算结果进行了比较.结果表明,该修正方法可以有效地减小旋流燃烧室内湍流流动PIV测量中产生的非轴对称性的误差.     

浅形缩口直喷式柴油机燃烧室结构特点及其对排放特性的影响

利用AVL公司的FIRE软件对重型车用柴油机缩口直喷式燃烧室内的气体流动特性进行了数值模拟计算。引入涡流强度保持性的概念 ,计算分析了不同缩口直径对燃烧室内涡流强度保持性的影响。在此基础上 ,对不同缩口直径燃烧室进行了喷射系统参数的优化匹配试验研究。结果表明 :采用缩口直喷式燃烧室结构可有效组织燃烧室内的气流运动 ,并能与喷射系统参数进行优化匹配 ,在保持动力性和经济性基本不变的条件下有效地改善柴油机的排放特性     

柱状燃烧室内旋流喷雾过程的数值模拟

采用Eulerian-Lagrangian方法对不同空气旋流强度下柱状燃烧室内的旋流喷雾过程进行了数值模拟.空气旋转射流将诱使燃烧室内产生中心回流区和角回流区,随着旋流数S的增大,中心回流区呈轴向缩短、径向膨胀的趋势,而角回流区则逐渐减小.喷雾射流与中心回流边界层内,存在强烈的动量交换,随着轴向距离的增加,两相平均速度由多峰分布逐渐转变为单峰分布;随着旋流数S的增大,中心回流对喷雾射流的压迫作用有所减弱.旋流数S过小将造成小颗粒碰壁、燃料高浓度区集中于燃烧室前部,旋流数S过大则导致大颗粒穿透混合边界层、燃料高浓度区严重后移,都可能恶化燃烧效果.对于气泡雾化喷嘴,选取S=1.41的旋流配风装置可以取得良好的空气/液雾混合效果.     

棘轮型超紧凑燃烧室全覆盖气膜冷却性能

针对新一代棘轮型超紧凑燃烧室壁面的高温问题,对全覆盖气膜冷却的方式进行了研究。在对KJ-66微型涡喷发动机实验与模拟的基础上,将原燃烧室替换为缩放优化后的棘轮型超紧凑燃烧室。在实际燃烧工况下,对突扩段斜坡和二次补燃区内环上的高温壁面进行全覆盖冷却研究,比较了不同排布方式、孔倾角和扩张型气膜孔对气膜冷却效果的影响。结果表明:突扩段斜坡上圆柱型气膜孔的气膜覆盖性不理想,综合气膜冷却效果欠佳,并且不同排布方式与孔倾角对气膜冷却效果的影响不大;扩张型气膜孔对斜坡的气膜贴壁性和冷却效果都有很大的改善,在45°孔倾角,出口直径0.6 mm的扩张孔模型中,由吹离高温火焰面与气膜叠加覆盖产生的综合冷却效果达到最优;在主流高离心力场的影响下,吹风比较大时二次补燃区下游也能获得较好的气膜贴壁效果;排布方式对二次补燃区气膜冷却效果的影响比孔倾角更明显。在实际燃烧工况下全覆盖气膜冷却对棘轮型超紧凑燃烧室壁面有很好的冷却作用,扩张型气膜孔能有效改善气膜冷却效果。     

矿山进风井风温变化规律探析

矿井井下气温高低是影响矿井通风方案选择的重要因素之一。通过对矿山通风系统进风井井筒中气温预测模型和预测数值的分析，得出了在一定的围岩热物理条件下，进风井井筒气温随井口气温、风量、井深等因素变化的基本规律。     

微型涡喷发动机燃烧室全覆盖气膜冷却

为了延长微型涡喷发动机燃烧室的使用寿命,针对燃烧室壁面高温区进行全覆盖气膜冷却研究. 在KJ-66微型涡喷发动机试车实验的基础上,比较实际燃烧工况下,排布方式和燃烧室外环的扩张孔对气膜冷却效果及燃烧室整体性能的影响. 结果表明,在实际微型涡喷发动机模型中,顺排的平均综合冷却效率低于叉排,但对壁面的综合降温效果优于叉排. 随着扩张孔出口直径的增大,气膜冷却效果逐渐改善,但会影响燃烧室出口温度分布的均匀性. 由于燃烧室后排冷却孔的影响,二次流射入主流会发生偏转,提升了气膜的冷却效果. 整体而言,全覆盖气膜冷却在实际燃烧工况下对燃烧室壁面有着很好的冷却作用,扩张型气膜孔能够有效改善燃烧室外环的气膜冷却效果.     

四气门柴油机进气流场的测量

为了研究并掌握四气门柴油机进气流动及其相互影响的变化规律 ,本文以热线测速原理为基础 ,设计了气门口流场和缸内流场的测量装置 ,并利用该装置在稳流气道实验台上对四气门柴油机进气门口流速分布和缸内流场进行了实际测量     

燃烧室下游流场优化数值模拟研究

建立燃气轮机燃烧室点火前的流体流动计算模型,利用计算流体力学软件,对3组不同速度流体的流动情况进行了模拟计算分析燃烧筒流道内的速度场,压力场,对比燃烧筒内在不同压力和速度下流场内流体的流动,模拟计算区域的流场,然后实际进行点火实验,验证模拟结果,发现流场分布最均匀最有利于点火.     

电站空冷散热器动态传热特性研究

建立了空冷散热器空气侧、水侧和管壁的热平衡偏微分方程,采用改进欧拉法对离散后的方程进行求解。获得了迎面风速、循环水质量流量和入口水温阶跃变化时散热器的动态响应特性,以及变量变化程度对散热器动态过程的影响。结果表明:扰动变量阶跃变化时,变化程度越大,对应的动态响应曲线变化幅度也越大。迎面风速增加时,空气和循环水出口温度降低;循环水质量流量和入口水温增加时,空气和循环水出口温度均增加。迎面风速和循环水质量流量越大,动态响应时间越短;循环水入口水温变化时,动态响应时间不变。     

进气加热对燃气轮机能效的影响研究

为了进一步提高燃气轮机及其联合循环效率,采用某452 MW级燃气-蒸汽联合机组的燃气轮机作为研究对象,在控制环境温度及燃气轮机负荷工况的基础上,研究进气加热对燃气轮机整体性能的影响。首先,利用仿真软件MATLAB对燃气轮机进行系统建模,选取燃气-蒸汽联合循环机组中余热锅炉端所产生的热量作为热源加热给水,进而通过冷热交换器对燃气轮机压气机进口空气进行预热;其次,在模型基础上对不同负荷情况下的燃气轮机进气温度以及进口导向叶片(IGV)开度进行调整。最后,通过仿真模拟得出结论:在一定负荷及环境条件下,随着进气温度的提升,燃气轮机的最佳进气温度与燃气轮机功率最大值相对应,且恰当的进气温度能够提高燃气轮机效率,降低能源消耗。     

通风方式对T型综合管廊火灾烟气蔓延的影响

T型综合管廊空间狭长且有支路连通的特点，提高了火灾烟气控制难度从而加剧了火灾事故的风险。利用PyroSim软件模型模拟不同通风方式对其烟气排放效果，探究了T型综合管廊电缆舱的交叉口发生火灾时，进风口、出风口位置及出风风速对舱内烟气蔓延的影响。结果表明，中部进风、左右出风、临界风速为1.75 m/s的一进两回通风方案最利于火灾烟气控制，进风口方向适宜作为应急疏散通道，可为T型综合管廊的设计提供参考。     

气动发动机活塞运动轨迹的优化设计

为解决高转速下动力与经济性能的下降，提出一种新的气动发动机曲轴连杆机构.通过建立气动发动机的进气模型和缸内工作过程模型，以压缩空气的比输出功最大为目标函数，给出优化的活塞运动轨迹曲线.分析了进气阀与活塞运动之间新的匹配关系.设计了复曲轴连杆结构，并得到调节进排气门的开关时刻与持续时间的方法.结果表明，在该机构实现的优化轨迹曲线中，在缸内压力达到进气压力之前，活塞的运动速度应该保持静止；缸内高压建立后，活塞的运动速度应与进气门的截面积保持线性关系；进气门关闭后，活塞速度应保持匀速运动.采用新机构后的压缩空气比输出功比原系统提高了一倍.     

分层充气天然气发动机混合气形成的数值解析

解析了渐缩形纵向直进气道发动机的进气过程 ,与实验结果对比验证了计算方法的可行性 .对渐缩形直进气道屋脊形燃烧室多点电喷天然气发动机混合气形成过程进行了解析 ,得到天然气 空气混合气在气缸内的速度场、空燃比分布等 ,探明了缸内纵向滚流的存在 .表明在纵向进气滚流作用下 ,压缩接近终了时 ,缸内混合气呈明显分层构造 ,在火花塞附近聚集较浓的可燃混合气 ,实现部分负荷工况下的稀薄燃烧 .