柴油机高密度-快速燃烧过程数值模拟

针对柴油机升功率提高后燃烧过程的变化,应用CFD软件Fire研究燃烧子模型在柴油机高密度-快速燃烧过程模拟中的应用,利用某高升功率单缸柴油机的试验结果对WAVE喷雾破碎模型和涡团破碎(EBU)湍流控制燃烧模型的关键参数进行标定。对柴油机3 600 r/min时全负荷条件下燃烧过程进行数值模拟,仿真结果表明,缸内平均压力、指示功率和放热率与试验结果吻合良好,缸内燃油蒸发充分、温度分布均匀     

高压差进气道流动仿真及实验研究

对柴油机高压差进气道内的流动展开研究.基于AVL软件包建立了高升功率柴油机高压差进气道仿真模型,该模型包含三维稳态分析与一维非定常分析模型,并对高压差进气道进行三维计算流体动力学(CFD)稳态分析,利用分析结果对一维非定常模型进行气门流通系数修正.根据修正的仿真模型进行高升功率柴油机高压差进气道改进设计,经高压差稳态试...     

高速直喷柴油机燃烧系统参数对燃烧性能影响的权重分析

为深入探究高速柴油机燃烧系统参数对燃烧性能的作用机制,采用多维数值模拟方法,研究了高速直喷(HSDI)柴油机喷油系统参数与燃烧室结构参数对燃烧过程的影响规律,并结合缸内燃油蒸气空间分布和油气混合等特性对燃烧系统参数的影响规律进行了分析。为了定量描述油气混合特性,引入了湍流混合速率和混合气浓度方差的概念。另外,采用正交方法开展了喷油系统和燃烧室结构参数对指示功率影响的权重分析。结果表明：对于研究的燃烧系统,柴油机指示功率随燃烧室径深比的增加先增后减,径深比6.4时功率最大,且此时油气混合最均匀。针对不同径深比燃烧室,喷油系统参数对功率的影响权重不同。随着燃烧室径深比增大,喷油压力的影响权重减小。油束夹角的影响权重增大,喷孔数、孔径的影响权重减小。喷油定时的影响权重先减小后增大。     

HAP三组元推进剂鱼雷旋转燃烧室内流场数值模拟

针对HAP三组元推进剂鱼雷旋转燃烧室的特点和工作过程，建立了模拟HAP三组元推进剂鱼雷旋转燃烧室湍流两相流动与燃烧的数学模型，对燃烧室的边界条件和初始条件进行了分析和设定。在此基础上运用FLUENT软件对燃烧室内流场进行了数值模拟，得到了不同工况下燃烧室内流场的状态参数分布图。仿真结果表明，随着旋转速度的提高，燃烧室内的湍流流动和掺混过程加强，回流向中心区和头部区扩展，燃烧过程中的蒸发、掺混、扩散和传热等过程得到加强，燃烧强度加强，燃烧过程也更加均匀稳定；旋转因素可以提高燃烧室的燃烧效率，相对于固定燃烧室来说，旋转燃烧室燃烧腔的尺寸可以缩小。     

燃烧轻气炮发射药密闭燃烧过程数值模拟

针对燃烧轻气炮密闭空间轻质可燃气体燃烧控制问题,建立了燃烧室氢氧预混气体湍流反应流动模型,湍流模型采用标准k-ε双方程模型,氢氧燃烧采用EDM涡耗散模型。通过CFD方法对氢氧燃烧过程进行了数值模拟,获得了燃烧室内压力、温度及气体组分的时空分布变化过程,分析了不同装填条件对氢氧燃烧过程的影响规律。研究结果对燃烧轻气炮氢氧预混气体燃烧过程控制具有指导意义。     

特种车辆柴油机燃烧室与共轨系统模拟匹配计算与分析

针对某型特种车辆柴油机,建立三维工作过程模型,进行模拟计算。通过比较模拟计算结果与试验测量数据对模型进行验证。选用不同结构的直口型和缩口型燃烧室,模拟匹配共轨系统,进行数值计算与分析。计算结果及分析表明：采用改进后的燃烧室与共轨系统匹配,能明显提高该型柴油机的性能。     

燃烧轻气炮发射药成分对内弹道性能的影响分析

为分析不同发射药成分对燃烧轻气炮内弹道性能的影响,通过计算流体力学方法对燃烧轻气炮燃烧室的三维氢燃烧流场进行数值模拟,湍流模型采用RNGk-ε双方程模型,氢气燃烧采用EDM涡耗散模型模拟.结果表明,在发射药中加入适当含量的稀释气体能够有效地控制发射药的燃烧,减小燃烧室内压力振荡,降低燃烧室平均温度;采用氢气发射药比甲烷气体具有更好的内弹道性能;发射药成分对燃烧轻气炮内弹道性能有显著影响.     

基于双分子反应模型的JP-10燃烧机理分析研究

为了进一步研究JP-10燃料在火箭发动机燃烧室中的燃烧机理,基于双分子反应模型,用逆流燃烧实验数据做支撑,对Arrhenius方程进行修正,并求取参数;在此基础上改进燃烧模型,对JP-10液料燃烧过程进行数值模拟,并与实验值进行比对。研究结果表明:对于JP-10燃料的燃烧机理,可以采用实验与数值计算相结合的方法对燃烧速率封闭模型进行升级,并通过已有实验数据验证了其对湍流燃烧模拟的可行性。     

航空发动机内燃烧过程的仿真分析

为了研究航空发动机燃烧室内的静电特性,通过建立燃烧室内的二维燃烧湍流模型方程组和火焰筒的几何模型,采用仿真的方法对航空发动机内的燃烧过程进行了分析.仿真结果表明,燃烧室内的荷电过程主要发生在掺混区,粒径为20nm和30nm的碳黑粒子浓度在109~1010/cm3范围内.     

固体燃料冲压发动机燃烧室燃烧特性数值模拟

采用12组分、17个化学反应的模型和二阶矩湍流燃烧模型,通过计算药柱表面热传导率,得到了燃面退移速率,对固体燃料冲压发动机燃烧室内部的燃烧流动进行了数值模拟,分析了空气流量、空气总温和入口直径对燃烧室温度分布、C4H6分布和燃面退移速率的影响.分析表明,减小空气入口直径、增加空气流量和总温都会使燃面退移速率增加.     

底排推进剂瞬态泄压工况下燃烧流场特性的数值模拟

针对底排弹出炮口泄压瞬间燃烧失稳问题,建立了AP/HTPB底排推进剂燃烧流场的二维轴对称非稳态模型,通过数值模拟获取了底排模拟装置在瞬态泄压工况下的流场特性。结果表明: 在泄压过程中,燃烧室内压力、密度和温度沿轴向迅速下降,速度沿轴线迅速升高,且各流动参数的变化梯度逐渐减小;底排推进剂燃气的加入导致燃烧室内密度沿径向降低,而温度沿径向升高;燃烧室内压力随时间变化的计算值与实测值吻合较好。     

带侵蚀燃烧效应的阶梯多根装药火箭发动机三维内流场特性

为研究阶梯多根装药火箭发动机的内流场特性,采用Fluent计算软件对侵蚀比和平均侵蚀比两种内流场模型分别进行全三维数值模拟。基于自定义函数接口编程进行二次开发,提取侵蚀比模型每个节点的坐标和压强以及平均侵蚀比模型每个燃面的平均压强,导入燃速公式和质量流率公式,来控制边界网格的移动速度和单位面积燃气进口质量流率。通过数值模拟得到两种内流场模型各个时刻的压强空间分布信息以及燃烧室前、中、后3个监测点的压强-时间曲线,对比两种模型的计算结果,着重对侵蚀比模型的内流场和药柱内外压强差进行分析,并与试验结果进行对比。结果表明：两种模型最大压强差不超过3%,在平衡压强段后基本一致;侵蚀比模型在发动机工作过程中药柱没有出现明显的侵蚀燃烧喇叭型,前级高压区药柱内外压差最大不超过3.9%,在后级低压区药柱内外压差最大不超过8%;3个监测点的压强-时间曲线与试验数据吻合度较好;研究结果可为类似结构的固体火箭发动机数值模拟提供参考。     

固体燃料冲压发动机内流场数值模拟

基于二维轴对称雷诺平均Navier-Stokes方程,数值模拟了带化学反应的固体燃料冲压发动机内流场,数值格式为二阶迎风格式,湍流模型为k-ε模型,燃烧模型为涡耗散模型.分析了燃烧室内的流场结构、压力分布及化学组分分布.在化学计量比条件下,分别研究了空燃比与补燃室长度对发动机性能参数的影响.研究结果表明,随空燃比增大,发动机推力减小,比冲和燃烧效率随之提高;随着补燃室长度的增大,发动机推力、比冲和燃烧效率均提高.     

喷管对连续旋转爆轰涡喷组合发动机性能影响的数值研究

采用共轴环包式双燃烧室模型,通过数值模拟探讨了尾喷管结构参数对连续旋转爆轰涡喷组合发动机燃烧室及喷管流场结构和性能的影响。采用40%富氧空气为氧化剂,煤油蒸气为燃料,物理模型由外环内径93 mm、外径113 mm、长度85 mm的环形旋转爆轰燃烧室和内腔直径83 mm、长度85 mm的共轴涡喷中心流道组成,计算域包括带有共用等直喷管、独立等直喷管以及2种不同收缩比的拉法尔喷管的连续旋转爆轰涡喷组合发动机的燃烧室和喷管流场。数值结果表明:旋转爆轰燃烧室在发动机带有不同尾喷管时均能够形成稳定自持传播的爆轰波,不同喷管构型对爆轰燃烧室内的流场结构与参数影响较明显。相比于独立等直喷管,对于爆轰波峰值静压与波速的影响上拉法尔喷管起到有效的提升作用,但收缩比的增加会导致预混气喷注不均匀,影响爆轰波自持传播的稳定性; 共用等直喷管则轻微地降低了爆轰波峰值静压与传播速度,提高了预混气喷注区域和波头的高度。在该文所选工况下,较大收缩比的拉法尔喷管能明显地改善喷管出口的状态,对发动机的推力与燃料比冲提升最显著,高达16%。     

进气道结构对含硼固冲发动机二次燃烧性能影响分析

采用标准k-ε湍流模型,单步涡团耗散燃烧模型以及高速气流作用下KING硼粒子点火燃烧模型,开展了不同进气道结构下冲压发动机补燃室内含硼颗粒三维两相燃烧流动数值模拟;分析了在6种进气道结构对硼颗粒点火燃烧以及燃气燃烧效率的影响;研究结果表明：在相同的边界条件下,进气道结构形式对硼颗粒点火影响不大;燃气燃烧效率在双侧180°的进气结构下最高,双下侧90°进气结构的燃气燃烧效率最低;硼颗粒燃烧效率在双侧180°时燃烧效率最高,在中心进气结构下硼燃烧效率最低;补燃室内总燃烧效率在双侧180°进气道结构时最高,在中心进气结构下最低。     

不同构型固冲发动机补燃室绝热层传热烧蚀

针对固冲发动机补燃室结构,建立了不同构型条件下补燃室三维流场带化学反应流场模型与不同构型条件下补燃室内二维绝热层传热烧蚀模型.运用FLUENT软件模拟了补燃室内燃气的流动与燃烧.运用ANSYS软件对补燃室内绝热层进行了热分析数值计算,求解了绝热层的温度场.根据材料的热解温度范围,判断出材料的烧蚀分层.针对2种不同结构构型的凹坑,进行了冲压发动机地面联管试验,计算结果与试验结果基本吻合.结果表明,文中所建立的绝热层传热烧蚀计算方法可以较好地模拟出材料的传热烧蚀过程.     

液体发射药迫击炮内弹道燃烧稳定性

为研究液体发射药迫击炮内弹道特性,搭建60 mm液体发射药迫击炮瞬态测试系统,对其燃烧室压力变化与迫击炮弹初速进行测试。在试验基础上,基于非定常欧拉-拉格朗日模型和液体发射药蒸发-燃烧模型建立带燃烧反应的液体发射药迫击炮两相流计算模型,对内弹道过程中的反应流场进行模拟,分析复杂气相流场与液体发射药喷射燃烧间的耦合关系及压力振荡形成机理。结果表明：60 mm液体发射药迫击炮燃烧稳定性好,具有工程化潜力;数值模拟与试验结果吻合度较高,且可以复现压力振荡现象,计算模型具有合理性;液体发射药的喷射与燃烧均受燃烧室内气涡的影响;反射波引发的液体发射药集中燃烧使压力表现为一种振荡发展。     

固冲发动机补燃室内硼颗粒点火和燃烧数值研究

采用颗粒轨道模型进行了含硼贫氧推进剂固体火箭冲压发动机补燃室两相流的数值模拟,其中硼颗粒的点火和燃烧模型采用的是King模型,建立了发动机补燃室内简单反应流模型,并在该模型下对某实验发动机进行了模拟,得出颗粒在补燃室内的分布,结果表明:进入头部回流区的硼颗粒能够快速点火,并且颗粒直径增大后,点火时间增加,颗粒燃烧效率显著降低.