喷雾液滴撞壁数值研究

为研究柴油机受限空间燃烧室内喷雾液滴撞壁特性,采用流体体积法,并考虑传热及接触热阻作用,建立了液滴撞壁模型,并开展液滴撞壁数值研究,揭示了液滴撞壁微细流动传热机理。结果表明:液滴直径越大,液滴最大铺展系数越大,但液滴达到最大铺展系数所需无量纲时间与液滴直径不相关;液滴铺展系数与接触角不相关,且液滴达到最大铺展系数所需无量纲时间与接触角不相关;液滴最大铺展系数与液滴直径的平方近似线性递增;液滴最大铺展系数与雷诺数和韦伯数近似线性递增。     

柴油喷雾撞壁混合过程的研究

对柴油喷雾平板撞壁过程进行了研究。表明柴油从喷孔喷出后很快达到壁面，在壁面形成壁面射流，这一部分燃油不能充分与燃烧室中的空气混合。在燃烧室壁面上加上限流沿后，发现壁面射流在遇到限流沿后从壁面剥离，在空间形成二次射流。增大限流沿的高度会增大二次射流角，而二次射流锥角没有明显的变化；增大二次撞壁距离会减小二次射流角，而二次射流锥角变化不大；喷油压力的变化只是改变燃油的撞壁时刻和喷雾贯穿距，对二次射流角和二次射流锥角的影响不大。由此可以看出，通过调整BUMP的高度和二次撞壁距离等对二次射流影响较大的参数，可以控制燃油在空间的分布，实现可控燃油混合气的形成。     

不同海拔条件下柴油机撞壁喷雾燃烧特性的可视化研究

使用定容燃烧弹模拟一款重型柴油机在海拔0m、3 000m和4 500m条件下运行时缸内的热力学状态,利用多种成像技术实现了撞壁燃烧过程的可视化,研究了不同海拔对撞壁喷雾燃烧的高温着火、火焰传播和碳烟生成特性的影响。结果表明,海拔从0m升高到4 500m,撞壁着火延迟从0.55ms延长到0.88ms,撞壁着火距离从20.38mm增大到26.87mm,高海拔对撞壁着火过程有明显的抑制效果;撞壁火焰呈现圆盘状火焰形态,火焰发展进入稳定阶段后,由于前锋区域的涡流强度增大,撞壁火焰铺展高度、撞壁火焰铺展宽度和撞壁火焰面积都随海拔升高而增大,但在火焰发展初期,由于撞壁平板的冷却作用,撞壁火焰尺寸在海拔升高到4 500m时减小;空间积分火焰亮度和时间积分火焰亮度均随海拔升高而增大,海拔升高到4 500m时碳烟生成速率和氧化速率均增大。     

超高喷油压力下柴油喷雾撞壁特性的定量研究

在一个定容弹里,利用复合激光诱导荧光技术(PLIEF)定量研究了柴油喷雾撞击平板后的燃油分布.试验在180、220和260 MPa3种超高喷油压力下进行的.研究发现,在气/液相喷雾同时撞壁的条件下气相喷雾瞬态最大当量比φ_(max)出现在撞壁点附近,气相喷雾瞬态最低温度T_(min)出现在气相喷雾瞬态最大当量比位置,并与其发展规律截然相反.随着喷油压力的增加,喷雾与环境气体的混合率明显提高,具体表现为:撞壁后气相喷雾φ_(max)变化不大,但液相燃油的质量分数下降,而当量比φ≤2区间的气相燃油质量分数增加,φ2区间的气相燃油质量分数下降.     

喷雾撞壁油膜流动的研究

对燃油喷雾撞壁形成的油膜运动进行了三维数值模拟计算 ,在应用边界层理论建立的油膜流动模型中将油膜视为极薄湍流边界层 ,考虑了雾滴与壁面油膜的相互作用、油膜蒸发、卷吸、与气体间的传热传质等物理过程 ,通过对已有试验数据的比较 ,分析了平均油膜厚度、速度、喷雾粘附比、卷吸量等变化及其影响因素 ,预测结果与试验结果相符 ,计算结果表明喷射撞壁后液滴的质量、动量和能量分布是决定油膜动力学特性的主要因素     

不同湿壁条件下喷雾碰壁燃烧过程分析

利用定容燃烧弹试验装置,分别改变定容弹燃烧室内充气密度及喷油孔直径获得不同的湿壁条件,充气密度及喷孔直径范围分别为7.5～15.0kg/m~3及0.11～0.22mm,采用高速摄像机拍摄研究了不同湿壁条件对喷雾碰壁燃烧过程的影响。结果表明:喷雾燃烧滞燃期随充气密度的减小而增大,并且随着湿壁程度的增加而增加,滞燃期受充气密度的影响更显著。而在给定的高喷油压力高进气密度条件下,不同喷孔直径下的喷雾雾化效果都十分良好,喷雾着火主要受化学准备时间影响,滞燃期的波动不大。随着湿壁程度的加重,喷雾燃烧更晚进入高温着火阶段,后燃现象加重,燃烧持续期增长,碳烟的生成量急剧增多。     

用激光诱导荧光法（LIF）研究燃油喷雾的撞壁混合过程（2）──曲面撞壁、OSKA、半壁射流

本文使用激光诱导荧光法和数字图象技术，研究了几种典型的曲面形状、ＯＳＫＡ、丰田反射燃烧系统中的喷雾撞壁混合过程，试验研究结果表明：撞壁区的壁面形状能明显地改变壁面喷雾的发展方向和扩散程度     

基于变海拔柴油撞壁喷雾着火特性可视化研究

使用定容燃烧弹模拟一款重型柴油机在海拔为0、3.0和4.5 km条件下运行时缸内的热力学状态,研究了不同海拔下柴油撞壁喷雾的着火特性.分别使用背光散射成像技术和广域低通化学发光成像技术,实现了喷雾和着火过程的可视化.研究结果表明:高海拔对撞壁着火过程有明显的抑制效果,撞壁距离为57 mm时,海拔从0 km升高到4.5 km,着火延迟从0.57 ms延长到0.89 ms,着火距离从14.83 mm增大到18.68 mm,而且高温着火区域面积增加,出现多区域同时着火的概率增大;相同海拔下不同撞壁距离对着火延迟的影响很小,但是由于平板的存在限制了喷雾向下游的发展,不同撞壁距离会显著影响着火位置,而且海拔越高,不同撞壁距离对着火位置的影响效果越明显.     

用激光诱导荧光法（LIF）研究燃油喷雾的撞壁混合过程（2）：曲面撞…

本文使用激光诱导荧光法和数字图象技术，研究了几种典型的曲面形状，ＯＳＫＡ，丰田反射燃烧系统中的喷雾撞壁混合过程，试验研究结果表明，撞壁区的壁面形状能明显地改变壁面喷雾的发展方向和扩散程度。     

撞壁距离对柴油喷雾特性的影响

利用复合激光诱导荧光(PLIEF)技术,通过高温高压定容燃烧弹研究了撞壁距离对柴油喷雾撞击平板后的燃油分布影响.试验中,撞壁距离从12.5 mm变化到32.5 mm.结果表明:撞壁距离对燃油分布有重要影响,随着撞壁距离的增加,液相燃油质量分数增加,过浓区间(φ2)的气相燃油质量分数减小,较浓区间(1φ≤2)的气相燃油质量分数增加到一定数量并保持变化不大,稀混合气区间(0φ≤1)的气相燃油质量分数逐渐增加;瞬态最大当量比(φmax)降低;瞬态最低温度(Tmin)发展趋势与φmax相反;气/液相喷雾壁面射流半径和高度大幅减小,甚至不与壁面相撞.     

喷雾撞壁模型的发展

本文对近些年来喷雾撞壁模型的发展进行了综述。已有的喷雾撞壁模型主要是在常温环境下利用水滴或是柴油液滴进行试验得到的,包含了许多假设和经验的成分,需要进一步改进。     

柴油机喷雾火焰撞壁瞬时传热特性仿真研究北大核心CSCD

使用CONVERGE发动机仿真软件,基于流固耦合建立了撞壁喷雾火焰瞬时传热仿真模型,并利用试验数据对仿真模型进行了标定。利用该模型探究了撞壁距离、喷射压力及环境氧体积分数对喷雾火焰撞壁瞬时传热特性的影响。仿真计算结果表明:撞壁距离的变化对壁面传热的影响不大,喷射压力升高及环境氧体积分数的增加都会使喷雾火焰撞壁瞬时壁面传热损失升高。     

生物柴油的酯类组成和理化特性对燃烧温度的影响

利用色谱-质谱联用仪测量了生物柴油的酯类组成,分析了燃料的密度、运动粘度、元素组成、弹性模量、碘值、氧化安定性等理化特性对燃烧温度的影响.结果表明:生物柴油中含有大量的不饱和脂肪酸甲酯,主要是油酸甲酯、亚油酸甲酯和棕榈酸甲酯;生物柴油较大的密度、较高的含氧量和碘值、较大的弹性模量、含有较长的碳链、较差的氧化安定性、存在双键且双键位置偏向分子中间会导致燃烧温度升高,而较大的运动粘度会使燃烧温度降低.     

壁面油膜对甲烷预混气燃烧特性和排放的影响

针对壁面油膜与预混火焰的相互作用过程,采用数值模拟研究方法,考察了不同初始条件下,多组分柴油油膜对甲烷-空气预混火焰传播过程淬熄、壁面热通量等燃烧特性和碳烟、氮氧化合物NOx、未燃碳氢化合物(UHC)等排放的影响.首先,考察了温度为800～1100 K,压力为1.5～2.5 MPa、壁面温度为350～450 K和当量比...     

汽油喷雾撞壁雾化的数值模拟

撞壁雾化是现代直喷式中小缸径发动机中普遍存在的现象,研究撞壁雾化的特性对改善发动机的燃烧具有重要的意义。根据Mundo等人提出的飞溅喷雾撞壁模型,对定容室中的汽油喷雾撞壁现象进行了模拟计算与分析。通过改变壁面温度、壁面粗糙度、喷雾速度及网格数,对比分析了不同条件下喷雾撞壁过程发生的变化,为进一步进行喷雾撞壁试验、完善喷雾撞壁模型提供了参考。     

非对称多孔喷油器撞壁喷雾特性的试验与模拟

采用高速阴影摄像技术对直喷汽油机非对称多孔喷油器进行了撞壁喷雾特性研究.分析了撞壁距离和撞壁角度对撞壁喷雾贯穿距和半径的影响.利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)技术研究了撞壁距离与撞壁角度对撞壁喷雾粒径SMD(Sauter Mean Diameter)、壁面油膜厚度以及壁面油膜面积的影响.结果表明,撞壁距离与撞壁角度对撞壁喷雾有着重要影响,在试验条件下较佳的撞壁距离大约为26.1,mm,即压缩/进气上止点前后60°CA左右,较合适的撞壁角度应该是75°左右.此外,喷雾离开喷嘴3,ms后,撞壁距离为26.1,mm时,撞壁喷雾粒径SMD平均较撞壁距离18.1,mm时大了约1,μm,而比撞壁距离47.1,mm时小了约14,μm;撞壁角度为75°时,撞壁喷雾粒径SMD平均较撞壁角度60°时小了约5,μm,而比撞壁角度90°时大了约1.6,μm.     

复合式燃烧室壁面温度的变化规律及其对燃烧过程影响的研究

本文介绍了用接触法测量X2105柴油机燃烧室壁面温度的试验结果。研究了复合式燃烧室壁面温度随发动机负荷、转速、燃油喷射正时和冷却水温度等的变化规律以及燃烧室壁面温度对复合式燃烧过程的影响。研究结果表明,适当提高X105系列柴油机在低负荷时燃烧室壁面温度,并避免高负荷时燃烧室壁面温度过高,将有利于提高柴油机的经济性和降低有害排放物质。     

不同壁厚对气缸套壁面温度影响的有限元分析

以某重型柴油机的薄壁顶置湿式气缸套为研究对象,结合特定热边界条件,对气缸套的稳态温度场进行了有限元分析,气缸套三维温度场的计算结果显示气缸套最高温度为239℃,出现在气缸套活塞上止点附近。通过对比不同气缸套壁厚对壁面温度场的影响,明确了气缸套的变形分析中不同壁厚对气缸套壁面温度的影响,为气缸套结构设计改进提供理论指导和依据。     

壁面催化重整反应对掺水乳化油燃烧影响的数值研究

将壁面催化重整燃烧技术引入乳化油的燃烧中,少量氢的产生能有效克服乳化油着火延迟及功率有所下降的难题,从而能够在直喷式柴油机中得以实际应用。研究结果表明,壁面催化重整反应可以缩短乳化油着火延迟,保证高掺水率下的平稳运行,同时能使NO、碳烟和未燃燃料蒸气均得以下降。     

提高助燃风温度对熔铝炉燃烧特性影响的研究

回收熔铝炉排烟热量加热助燃风可以提高熔铝炉热效率。为了深入研究提高助燃风温度对熔铝炉燃烧的影响,首先通过对天然气理论燃烧温度、火焰长度、烧嘴燃烧能力等方面进行理论计算分析,得到不同助燃风温度对熔铝炉燃烧特性的影响变化趋势。然后根据助燃风压力对烧嘴燃烧能力的影响,分析并得到不同助燃风下满足烧嘴燃烧能力的最优助燃风压力。最后通过具体实例分析证明:在不改变烧嘴的前提下,回收熔铝炉烟气余热可以提高助燃风温度,还可以提高熔铝炉热效率及熔铝速度。