气体燃料船用主机预燃室组件瞬态温度场分析

为了分析气体燃料船用主机预燃室组件的热负荷状态,采用流固耦合方法对预燃室组件进行瞬态温度场分析。应用三维CFD软件对某型号中速四冲程气体燃料船用主机的缸内工作过程进行数值模拟,得到预燃室主要表面的瞬态热边界条件,将热边界条件映射到有限元面单元,进而通过有限元计算分析出在稳定工况下主机预燃室组件瞬态温度场的变化历程。计算结果表明:预燃室组件的最高温度出现在喷孔表面附近,且预燃室各部位温度波动不同,尤以喷孔表面处温度波动范围最大。这些都是引起预燃室组件热损伤不可忽略的因素,在对预燃室组件进行结构优化时,应着重考虑喷孔部位。     

船用燃气轮机燃烧室三维冷态湍流数值模拟

对某种船用工业燃气轮机燃烧室中的三维冷态流场进行了数值模拟，此燃烧室具有突台结构，并且燃烧室的入口切向速度分布沿着半径方向是线性的，在计算中采用了改进的κ-ε双方程湍流模型，数值模拟的结果和实验数据进行了比较，结果符合较好，另外，分析了燃烧室内的旋流，回流等流动特性，对于燃烧室的设计与优化工作起到了辅助作用，对燃烧室三维冷态流场数值模拟的成功计算对于今后对燃烧室热态问题进行数值模拟打下了基础。     

模型燃气轮机燃烧室三维反应流数值模拟

对一种模型燃气轮机燃烧室中的三维反应流进行了数值模拟。模型燃烧室的燃料是CH4，燃烧类型是预混燃烧。在数值模拟过程中，湍流场的计算采用了κ-ε双方程湍流模型；燃烧模型采用EBU漩涡破碎模型；在计算化学反应时采用了简单化学反应系统假设。另外在数值模拟过程中考虑了辐射问题，具体采用六通量辐射模型。通过数值模拟给出了速度、压力、温度、焓值、燃料分布、含氧量、燃烧产物、燃料空气混合比、湍流粘性系数、湍流耗散动能、以及空间3个方向的辐射热通量等变量的分布情况。对计算结果进行了分析，由分析可以验证数值模拟结果的准确性。并对模型燃烧室进行三维反应流数值模拟的工作为今后对实际燃烧室反应流的数值模拟打下了一定的基础。     

雾化煤油燃烧数值模拟

本文自主设计了一个旨在产生高温高压气流的燃烧室,通过数值模拟的方法来验证该燃烧室的各项参数是否满足性能要求.对设计的燃烧室几何模型进行了三维结构网格划分,使用Realizable双方程湍流模型、涡团破碎燃烧模型及颗粒轨道模型,采用SIMPLEC算法对燃烧室内燃烧流场进行数值模拟,给出模拟结果对其进行分析.     

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。     

电喷稀薄燃烧天然气发动机进气过程的数值解析

用数值模拟的方法考察了将稀薄燃烧汽油机的纵向直进气道应用于MPI方式天然气发动机时 ,天然气喷射后进气岐管内的燃料浓度场和压力场 ,以及进气终了天然气—空气混合气在气缸内的浓度分布和速度分布 ;结果表明吸气阀打开后 ,经两吸气阀先期吸入的天然气在向内弯曲的纵向滚流的作用下被挤向吸气阀底部下方附近 ,与后期吸入的空气明显呈分层充气构造     

涡流比对柴油发动机排放影响的三维数值模拟

为了研究缸内涡流运动对柴油发动机排放的影响和确定减小原发动机排放的措施,采用AVLFire进行三维建模,对缸内涡流运动在进气门关闭以后的流场进行模拟研究.通过对不同涡流比对应工况下的缸内混合气浓度场分布、燃烧放热规律以及缸内温度变化进行分析研究,确定了发动机排放随涡流强度的变化规律.研究表明,发动机喷雾油束受涡流强度影...     

高炉风口回旋区煤粉燃烧过程三维数值模拟

为更好地了解回旋区内气体、煤粉的各种经历效应，本文基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化的方程，建立了高炉风口回旋区湍流气固两相流动和煤粉燃烧的三维数学模型。将所建模型分别对冷态模型内气粒两相流动和某企业750m^3高炉风口回旋区内的气固两相三维流动和煤粉燃烧进行了数值模拟，并采用PDA对冷态模型内气粒两相流场进行了测量，结果表明，实验结果与冷态两相流动的模拟结果基本一致，平均相对误差为11．6％；热态模拟的模拟结果与国外实验测量结果较吻合，平均相对误差约为15．8％。该模型能够较准确地预测风口回旋区内的燃烧情况，可以减少高炉操作费用，正确指导生产实践。     

墙式切圆锅炉燃烧过程的数值模拟

为研究墙式切圆锅炉炉内的燃烧问题,采用Fluent模拟软件,分析了炉内的速度场、温度场和NOx的分布规律.结果表明,炉膛燃烧器区横截面的切圆直径随着炉膛高度的增加逐渐增加;在炉膛中心纵截面上,炉内中心温度低于两侧温度,而且随着炉膛高度的增加,温度先增后降,炉壁附近出现局部高温;NO浓度沿高度方向先升后降.     

内燃机工作过程三维两相反应流数值模拟

针对内燃机缸内工作过程三维两相反应流动问题开发了一套数值模拟程序.对气相流动采用Euler方法求解,用有限体积法离散控制方程组,采用SIMPLEC算法求解压力速度耦合.而对液滴相采用离散液滴模型(DDM),通过Lagrange方法求解.对液滴追踪采用了一种快速的颗粒追踪方法,考虑了液滴相与气相的完全双相耦合情况,采用Spalding模型描述液滴蒸发,同时采用涡破碎(EBU)模型计算化学反应速率.对TBD620发动机工作过程进行了数值模拟,数值计算结果分别与理论值和实验值吻合良好,压力峰值处误差在2％以内,验证了程序的可行性,并通过不同网格模型证明了程序的网格独立性.     

双轴涡喷发动机动态过程数值模拟的新方法

本文提出用实测的高、低压转速曲线，取代燃烧室或高压涡轮特性图，做为描述双轴涡喷发动机动态工作过程微分方程组的已知条件，使得该方程组能封闭求解．从而为双轴涡喷发动机的数值模拟提供了一个新方法．文中针对双轴涡喷发动机的某一动态过程，用本方法及现有方法进行了对比计算，结果表明，本方法可以有效模拟这一动态过程，并获得该过程的高压涡轮效率或燃烧效率，其误差最大不超过５％．由于该方法不需已知燃烧室或高压涡轮特性图，因此它可应用于机载武器发射时双轴涡喷发动机的动态过程的数值模拟．     

MPI天然气发动机混合气形成过程的数值模拟

采用数值模拟方法,对渐缩形直进气道屋脊形燃烧室多点电喷(MPI)方式天然气发动机中混合气的形成过程进行解析,得到了天然气-空气混合气在气缸内的速度场、浓度场等.结果表明在纵向进气滚流作用下,压缩终了时,缸内混合气明显呈分层构造,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.     

空气单蓄热室状加热炉内传输过程的数值模拟

以某企业拟建的高温蓄热实验炉为研究对象，对该炉内发生的流动、燃烧和传热过程进行了数值模拟，得到了炉内速度场、温度场和浓度场的分布情况.通过分别改变空气喷口和燃料喷口间的夹角、空气喷口的长宽比来优化炉内的流场和温度场.结果表明,空气喷口水平交角对炉内温度场均匀性的影响很大，当空气喷口水平交角为8°时炉内温度均匀性最好；在空气喷口长宽比为3∶1 的情况下，可以改善炉内温度场的均匀性，以避免产生局部高温区.     

多孔介质内预混合燃烧的二维数值模拟

为了研究预混气在多孔介质内过滤燃烧特性,根据多孔介质燃烧理论,建立了甲烷/空气预混气在堆积床内燃烧的二维双温模型。给出了当量比、入口速度和小球直径等参数对温度分布的影响,分析了燃烧器内氧化铝小球的蓄热特性。结果表明:火焰面的前缘呈抛物线形状,燃烧波波速在0.1 mm/s数量级;随着当量比增加,波速度减小,燃烧区域范围扩大;随着入口流速增大,燃烧最高温度升高,火焰面宽度变窄,燃烧波波速增大;随着氧化铝小球直径增大,火焰面厚度变窄,燃烧波速度增大;氧化铝小球在过滤燃烧中体现出良好的蓄热能力。     

单桩复合地基桩身附加应力分布的三维数值模拟

通过编制能正确反映复合地基各种相互作用的三维非线性有限元 -无界元耦合程序 ,采用线弹性模型和Duncan -Chang非线性本构模型 ,分析了褥垫层在复合地基中的作用 ,并讨论了有褥垫层时桩体刚度、桩长的变化对复合地基桩身应力分布的影响 ;在此基础上 ,给出了桩体刚度对承台下桩土应力扩散规律的影响 .所得结果对工程实际践指导意义     

发动机燃烧乙醇汽油数值模拟与试验

阐述了数值模拟技术在发动机研究中的重要作用,应用GT-POWER软件建立发动机燃烧乙醇汽油的工作过程模型,通过发动机台架试验验证模型的可靠性,在此基础上应用该模型对发动机的工作过程进行模拟计算,研究了发动机转速对发动机性能的影响,并对点火提前角进行优化计算,确定点火提前角对发动机性能的影响.     

换向方式对蓄热式加热炉热过程影响数值模拟

基于商业软件CFX4．3和自编程序，建立了三维非稳态HTAC加热炉内热过程的CFD仿真系统，并以国内某HTAC加热炉为对象，分析了不同的换向燃烧组织方式对HTAC加热炉内多烧嘴喷射射流的卷吸、燃烧现象以及钢坯在炉内的加热过程的影响。结果表明：采用分段同侧换向控制的HTAC加热炉能获得很好的流场和温度场分布，基本满足高质量的钢坯加热需要，但该炉在生产条件下的温度制度存在不合理之处，在今后设计和操作中应进一步优化和改进；全同侧换向控制的火焰布置方式不利于钢坯的均匀、快速加热；而采用交叉换向控制的火焰布置方式可以改善加热炉内的流场和温度分布，更有利于满足钢坯的加热工艺要求。     

小型汽油机工作过程的数值模拟

为了研究液化石油气(LPG)发动机的燃烧特征及其影响因素,预测LPG发动机性能,分别对GY6汽油发动机和LPG发动机进行了数值模拟,通过实验分别测取了燃油和燃气的示功图,将实验结果与模拟计算结果进行对比,验证模型的可靠性.模拟计算是在分析火花点火发动机缸内湍流特性基础.上,建立了发动机燃烧计算的双区模型,分别用汽油和LPG对GY6汽油机的工作过程进行了模拟,通过建立物性参数模型、传热模型、湍流卷吸燃烧模型、燃烧室几何尺寸计算模型等相应的子模型,实现了燃烧过程的计算;同时结合实验数据进行验证,实验表明计算结果合理,在小型汽油机性能预测研究中建立的准维湍流卷吸燃烧模型是可行的.     

飞船推进系统推力室工作过程数值仿真

研究了飞船推进系统推力室工作过程.用一甲基肼作燃料,四氧化二氮为氧化剂.数值仿真模型中考虑了自燃推进剂雾化机理、高压分解燃烧和预混反应流湍流燃烧等.利用压力隐式算子分裂(PISO)计算方法,在任意曲线坐标下采用非交错网格技术,成功地获得了3种推力室工作过程的流场参数,为飞船推进系统工作过程稳定性分析提供了理论依据.     

柴油机缸内辐射换热三维数值模拟

为了在自主开发的通用流体力学数值模拟软件GTEA上进行柴油机缸内辐射换热三维数值模拟,假设柴油机缸内气体为漫灰介质,基于非结构有限体积法(UFVM),研究了空间的非散射性辐射问题以及辐射换热三维数值计算方法。对六面体、圆柱体进行辐射换热数值方法验证,分析了不同的网格离散和立体角离散对计算结果的影响,并用此方法研究了TBD620型柴油机ω型燃烧室的辐射换热。结果表明:数值结果与精确解和文献中方法的结果吻合较好;当网格离散和立体角离散满足一定的对应关系时,才能得到更精确的计算结果;燃烧室中工质的吸收系数和温度对缸壁的热流量有一定的影响。