某柴油机燃烧系统数值仿真及改进设计研究

以某高升功率柴油机燃烧系统为研究对象,首先采用AVL-Fire软件对燃烧过程进行了三维数值仿真,分别采用WAVE模型、Dukowicz模型以及旋涡破碎(EBU)模型描述雾化、蒸发以及燃烧过程。采用k-ε双方程湍流模型描述湍流流动,数值结果与实验值对比验证了所采用计算模型的合理性,然后对原型机燃烧过程中的三维流动、传热以及燃油分布状况展开分析,得到了原型机燃烧系统的不足之处,在此基础上,根据高升功率柴油机对燃烧过程的要求,对燃烧室结构进行改进设计,并进行相应的三维数值仿真。改型前后的燃烧系统数值结果对比表明,燃烧室形状对燃烧系统的性能影响很大,改型后的燃烧系统在燃烧组织方面得到显著改进,放热率与有效功率得到明显提高。     

火药燃烧生成等离子体规律数值仿真研究

为了研究火药燃烧生成等离子体规律,分析了火药燃烧时的物理化学过程,建立了火药燃烧时生成等离子密度规律数学模型,并对火药燃烧时等离子体生成规律进行数值模拟仿真。将数值模拟的结果与试验结果进行对比,确定模型的正确性与可行性。利用所建立的数学模型,分析不同的装药结构参数对等离子体的影响,得到了等离子体密度变化的规律,为下一步提高等离子体生成浓度奠定基础。     

发动机燃用乙醇汽油的空燃比模拟优化研究

应用汽油发动机的缸内工作过程、燃烧发热率和传热系数计算模型,分析了发动机的工作过程及其影响因素.运用GT-POWER建模仿真软件,建立了单缸汽油机燃用E10的工作过程模型;通过模拟计算,研究了空燃比对发动机转矩的影响,以发动机获得最大扭矩为优化目标,在对发动机空燃比的优化方法进行实证分析的基础上,确定了不同转速下,发动机燃用乙醇汽油时的理想空燃比.     

燃烧轻气炮氢氧燃烧特性详细反应动力学模拟

应用氢氧燃烧19步详细化学反应机理,建立了某燃烧轻气炮氢氧燃烧单区模型,数值模拟了氢氧混合气体燃烧发射弹丸的过程。模拟结果与文献［1］实验结果基本吻合,较好地模拟了某燃烧轻气炮氢氧燃烧热力学过程。在此基础上,对多种工况参数下的氢氧混合气体燃烧进行了系统仿真计算,分别讨论了初始温度、初始压力、稀释气体成分与比例对燃烧轻气炮氢氧燃烧特性以及内弹道性能的影响,分析了氢氧燃烧过程中各化学组分的变化。研究结果表明,氢氧混合气体初始温度、初始压力和稀释气体成分与比例对燃烧轻气炮内弹道性能有着显著影响。     

大长径比中心炸管式抛撒定容阶段两相流模拟

针对中心炸管式抛撒系统的定容阶段点传火、抛撒药燃烧作用过程,建立了理论模型并对其进行了仿真计算。鉴于点传火管里无装药且长径比较大,建立了一维纯气相模型,针对燃烧室内抛撒药燃烧过程,建立二维轴对称两相流模型,并通过能量交换将二者耦合。采用CE/SE方法编制了内弹道计算程序并进行了仿真计算,仿真计算结果与试验结果基本一致,验证了该文所建立的数学模型及相应的数值方法的正确性。仿真结果分析表明:无装药且长径比大的点传火管点传火过程较慢,但点火一致性良好,能够均匀释放点火能量,保证燃烧室内火药燃烧过程平稳可靠。     

铝颗粒燃烧特性研究进展

综述了国内外铝颗粒燃烧实验研究和数值仿真研究的进展,分析、归纳了国内外已经获得的实验研究数据,总结了不同种类氧化剂、扩散率和环境因素对铝颗粒燃烧特性的影响,探讨了铝颗粒的燃烧机理,对现有的铝颗粒仿真模型进行了分析和评价,并指出了今后铝颗粒燃烧研究的新方向。     

提高480汽油机动力与经济性能的研究

本文从理论上分析了提高汽油机动力与经济性能的途径 .480汽油机性能试验结果证实 ,燃烧过程和换气过程是影响性能指标的两个主要过程 ,燃烧室和进排气歧管的合理设计可以明显地提高汽油机的动力与经济性能     

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。     

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     

多相云雾爆炸计算机仿真

以气固液多相云雾热力学和湍流燃烧理论为基础,对较大空间范围内燃料空气炸药爆炸进行了数值仿真,揭示了云雾爆炸过程中爆炸场参数的变化规律,该研究对于工业生产安全和燃料空气炸药武器研究具有重要意义.     

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.     

采用汽油作燃料的内置横隔板定容燃烧室的开发与试验

开发了一种采用汽油作燃料的新型多功能定容燃烧室( CVCC),通过在燃烧室内布置带孔的横隔板,将其分隔成上下两部分,以便于对汽油机的火花点燃、射流引燃、压燃（自燃）等燃烧过程进行模拟试验。详细地介绍了CVCC试验系统的组成、原理和特点,通过火焰高速摄影和气体压力测量等技术手段,获得了一些试验数据和结果,并在此基础上进行了初步分析研究。试验发现,在燃烧室内安装带通孔的横隔板后,有利于加快火焰传播速度、提高燃烧峰值压力和燃烧的稳定性,且在某些试验条件T,在下燃烧室会出现混合气压燃（自燃）现象。     

Research on Measurements for Temperature and Stress of Pistons in Internal Combustion Engine

In both numerical simulation and experimental research for the piston of internal combustion engine, the verification foundations are always insufficient. The reason is the measurements for its transient temperature and stress under actual operation conditions are very difficult. A multi-channel measurement-storage technology is used in the engine bench experiment to measure the piston temperature and stress in real time. The temperature and stress changes in the engine operation process are obtained. They provide reliable instructive criteria for numerical analysis and experiment of the piston working state.     

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。     

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.     

电控汽油机初始MAP图的仿真计算

本文介绍了一种获得电控汽油机初始 MAP图的新方法 .根据循环进气量确定喷油量 ,获得喷油脉宽控制 MAP图 ;根据点火模型确定点火提前角 MAP图 .为验证本方法的有效性 ,以 4 62 Q汽油机为例进行了配机实验 .实验结果表明 ,本方法是确定电控汽油机初始 MAP图的一种有效方法 .     

基于亚历山大效应测量固体火箭发动机燃气温度

介绍了亚历山大效应测温原理,通过数值仿真研究了发动机尺寸与热损失对燃烧室轴心温度的影响,组建了基于亚历山大效应的火箭发动机燃气温度测量系统。测量了铝含量为1%,9%,17%的复合推进剂在0.1 MPa下燃气温度、发动机工作压强为5 MPa时燃烧室内燃气温度和喷管出口处燃气温度。结果表明:发动机直径与热损失对燃烧室轴心温度的影响可忽略;基于亚历山大效应测温法在室压下测得燃气温度分别为2857,3109,3284 K,理论计算燃气温度分别为2712,2891,3049 K,即随着铝含量的增加,实测燃气温度和理论燃气温度都增加;测得发动机喷管出口燃气温度为2200 K,与理论计算的2278 K较吻合;透明玻璃窗在发动机工作过程中受到燃气污染,导致测得的燃烧室气体温度分别为2300 K和2450 K,低于理论计算的3190 K和3450 K,必须进一步改进高温测量系统,使之能精确测量火箭发动机燃气温度。     

点火提前角对天然气转子发动机燃烧过程的影响

以火花点燃式转子发动机为研究对象,建立了相应的湍流和燃烧模型,实现了发动机工作过程的动态模拟。在此基础上,计算得到了转子发动机缸内流场、温度场的演变及火焰传播过程,并计算分析出了不同点火提前角对缸内燃烧过程的影响。计算结果表明：燃烧室内部涡流对火焰传播起着积极的加速作用,点火时火花塞位于涡流区到单向流的过渡区域最好。随着转子运动,涡流会因燃烧室容积减小而受到挤压并消失,在涡流消失时刻一定的情况下,为了充分利用涡流的作用时间,应该适当地增大点火提前角。在计算工况下,当点火提前角为47°时,发动机的燃烧效率和气缸内压力峰值均最高,并且NO_x的排放较少。此研究为其他不同工况下,转子发动机的最佳点火提前角的确定提供了理论参考依据。