突扩式圆筒燃烧室扩散火焰的数值计算

在文献[1]二维直角坐标下湍流扩散火焰计算机模拟的基础上,研制和开发了二维柱坐标系湍流扩散火焰的计算机程序。用该程序计算了圆筒突扩式燃烧室内的燃烧过程,得到了燃烧过程中气体的速度场,温度场和浓度场的分布。     

二维湍流扩散火焰的计算机模拟

在二维直角坐标系下,开发了包括湍流流动的K—ε双方程模型、燃烧反应的混合分数f和湍流燃烧浓度波动g方程的湍流燃烧扩散火焰的K—ε—g数学模型。用该模型模拟计算了给定条件的燃烧过程。在不考虑辐射作用条件下,给出了燃烧过程气体的速度场、温度场和浓度场的分布,并且得到了燃烧火焰的形状。     

甲烷/空气在多孔介质小球填充床表面扩散燃烧的实验研究

对受限空间内甲烷/空气在多孔介质表面扩散燃烧特性进行实验研究.结果表明,随着多孔介质小球填充高度的增加,燃烧火焰的颜色、火焰高度、火环、及声音发生显著的变化,得出了甲烷在多孔介质表面燃烧的一些特性.     

双蓄热燃烧器结构和预热对环形炉特性的影响

采用RNGκ-ε湍流模型、非预混(PDF)燃烧模型以及各向异性散射的P-1辐射传热模型,对双预热蓄热式环形炉内的火焰特性进行了模拟分析,比较了不同空气喷入角和不同预热温度对火焰特性的影响.结果表明:空气喷入角为5°时火焰体积较大,但燃烧不完全损失较多;喷入角为30°、40°时火焰体积相对较小,最高燃烧温度较高;喷入角为10°～20°时综合特性较好.预热温度的增加提高了燃烧稳定性,使得最高燃烧温度和燃烧室平均温度明显增高.     

氧含量对高温燃烧过程的影响研究

应用湍流扩散燃烧火焰模型，研究了氧含量对高温燃烧过程的影响，计算表明，燃烧过程中，随着氧含量的增加燃烧室内温度差增加，在低氧含量燃烧时，燃烧室内温度较均匀，温度梯度很小，满足高温低氧燃烧的条件，为进一步研究高温燃烧过程中氧化物NOx的生成提供依据。     

障碍物诱导瓦斯爆炸湍流火焰数值模拟

为了研究障碍物诱导湍流火焰特性,基于150 mm×150 mm×500 mm的小尺度爆炸腔体,在三个障碍物交错放置的条件下,采用预混燃烧模型对瓦斯爆炸过程进行大涡模拟。基于模拟结果,分析了瓦斯爆炸过程中火焰结构、未燃气体流动迹线以及火焰与未燃气体漩涡耦合规律。结果发现:小尺度条件下,障碍物诱导火焰形变,增大火焰面积,提高燃烧速率;在障碍物扰动作用下,未燃预混气体在障碍物形成漩涡,且漩涡尺寸及强度逐渐增大;未燃预混气体漩涡将爆炸火焰卷入其中,形成湍流火焰。     

瓦斯爆炸火焰的分形特性

通过高速纹影图像从细观角度详细研究了不同传播条件下瓦斯爆炸火焰前锋的细微结构．实验及理论分析表明，瓦斯爆炸火焰有很好的分形特征．瓦斯爆炸火焰分形维数直接反应了火焰前锋皱折对火焰传播的影响．计算出的分形维数是衡量湍流火焰传播速度以及爆炸强度的有效参数．     

大尺度管道爆炸火焰速度计算模型

通过理论分析和实验方法研究了管道内爆炸火焰速度,旨在为预测和评估爆燃火焰速度提供一种基于理论和实验的半经验计算方法．研究表明,火焰速度可以简化为湍流燃烧速度和热膨胀速度叠加的结果,推导出利用压力计算湍流燃烧速度和热膨胀速度的模型,并提出了利用压力、层流燃烧速度、湍流燃烧速度和热膨胀速度计算火焰速度的方法．对贫燃(φ=0.967)和富燃(φ=1.21、1.45)预混气体爆炸实验和计算分析表明,压力沿长径比增大方向呈线性增大;层流燃烧速度以线性关系正比于压力变化,接近化学当量比情况下的变化速率较大,φ=1.21条件下的层流燃烧速度值最大;压力变化和层流燃烧速度增大对湍流燃烧速度的影响不明显,对热膨胀速度的影响显著;压力和层流燃烧速度不是湍流燃烧速度的决定性因素而是热膨胀速度的决定性因素．     

柴油机缸内过程的三维数值模拟

以不稳定性理论为基础为描述油滴破碎过程,以粘附、反弹／粘附和飞溅／附壁射流3个相互重叠的过程来描述喷雾碰壁,建立了燃油喷雾模型。将燃烧划分为低温着火、高温预混燃烧和相关火焰微元扩散燃烧3阶段建立了燃烧模型。开发了微机化三维模拟计算程序,在微机上对涡流室式柴油机的空气运动、喷雾和燃烧全过程进行了数值模拟。     

非预混甲烷湍流扩散火焰中碳烟生成的模拟研究

采用FLUENT软件并基于详细化学反应机理和RANS-PBE-PDF碳烟模型对非预混湍流扩散火焰中碳烟的生成进行数值模拟,研究分形维数取不同数值对碳烟生成的影响.结果表明,随着分形维数增大,碳烟凝结体尺度、碳烟体积分数和碳烟颗粒凝结频率减小;随着克努德森数的增大,碳烟的凝结频率减小;通过与实验数据对比验证了基于RANS-PBE-PDF碳烟模型的模拟数据的准确性,并得出碳烟凝结体的最终分形维数接近于1.8的结论.     

基于超声雾化的柴油/汽油混合燃料液滴群燃烧特性

利用超声雾化多液滴制备系统,制成了柴油/汽油混合燃料多液滴群,其中液滴直径、液滴浓度、液滴速度等参数均可独立调节,以模拟内燃机缸内喷雾的实际流动及其与空气的混合状态。将该多液滴群引入可控活化热氛围燃烧器中,并对其稳定燃烧后的燃烧特性进行了研究。结果表明:改变混合燃料掺混比、燃料进给速度、空气流量等参数后,多液滴群自燃火焰形状随之发生显著改变,随着燃料中柴油所占比例的增大,火焰起升高度增加,火焰宽度减小;燃料进给速度和空气流量的改变,影响了混合燃料的燃空当量比及中央射流出口速度,进而影响到燃料的燃烧特性。     

高压喷射的高速直喷柴油机混合气形成及燃烧过程

为了有效组织燃烧室内气流特性,改进了车用缩口直喷高速柴油机燃烧室结构,并在此基础上基于CFD商用软件FIRE对匹配不同轨压的喷雾特性时燃烧室内气液混合流的速度场、浓度场和温度场的动态分布特性进行了仿真计算分析。研究了高速直喷柴油机的混合气形成规律,并通过试验研究了这种混合气形成特性对燃烧过程及排放特性的影响。结果表明:通过对缩口直喷燃烧室内气流特性和轨压的优化匹配,可以有效地控制燃烧过程的滞燃期、预混合燃烧比例和扩散燃烧过程,从而控制高温燃烧持续期,在保证经济性的前提下,可以有效地降低NOx和烟度排放。     

柴油机排放微粒簇结构的数学模拟

目的用计算机对柴油机排放的碳烟微粒结构进行模拟. 方法利用分形理论,采用有限扩散凝聚模型(DLA)对微粒簇的结构参数进行计算. 结果计算结果与实测的微粒簇尺寸分布的分维数和表面积分维数符合得较好. 结论分形理论能够比较准确地得出柴油机微粒簇的结构参数.     

两级增压流通特性对柴油机高密度-低温燃烧过程的影响机制的基础研究与进展

以高密度-低温燃烧理论体系为基础,针对两级增压柴油机流通特性对气路系统相关参数、混合历程、燃烧反应和排放生成的影响机理等基础科学问题进行研究,提出合理组织缸内高密度充量在时间与空间的不均匀分布状态,以及柴油的雾化和分布特性是改善柴油机燃烧特性与排放特性的关键,而协调超高增压技术与喷油策略、可变气门技术、EGR技术的耦合关系是重型柴油机在全工况范围内实现高效清洁燃烧的技术路线。     

密度脉动的数学模化及其在湍流燃烧中的应用

针对湍流燃烧进行的模拟研究,本文较深入地探讨了湍流脉动与燃烧过程之间的相互作用关系,对密度—标显之间的脉动关系(ρ′φ′)提出了数学模化的表述形式,引入了以密度—速度脉动关联量为独立变量的两个输运方程与k—ε双方程模型一起作为对燃烧过程的湍流脉动特性的描述,并分别对气体均相燃烧和煤粉气流多相燃烧的全场作了数值求解。     

A review of engine application and fundamental study on turbulent premixed combustion of hydrogen enriched natural gas

The application and fundamental study on turbulent premixed combustion of hydrogen enriched natural gas is reviewed in this paper.Discussions include the combustion characteristics of direct injection engine fueled with hydrogen enriched natural gas,visualization study of direct injection combustion of hydrogen enriched natural gas using a constant volume vessel,and the fundamental study of turbulent premixed combustion of hydrogen enriched natural gas.The effect of additional hydrogen on the combustion process of natural gas engine is investigated from the fundamental view of the interaction between combustion reaction and turbulent flow.     

直喷式柴油机准维现象学多区喷雾燃烧模型

以燃料与空气分布状态控制可燃混合气的形成和燃烧过程为基本思路,建立直喷式柴油机准维现象学多区喷雾燃烧模型及碳粒预测子模型,较好地预测了柴油机火焰温度和碳粒浓度,为柴油机气缸内热辐射研究提供一定的依据。     

直喷式柴油机紊流燃烧室的设计

探讨了直喷式柴油机紊流燃烧室的结构设计能改善直喷式柴油机燃烧特性的机理，归纳了紊流燃烧室在结构上采用的几种主要形式，并从合理的燃烧室形状要求出发，讨论燃烧室形状、尺寸、位置的确定，以及油、气、室三者之间的相互配合关系．