多孔介质发动机燃烧过程的多维数值研究

多孔介质发动机是一种新概念内燃机,它能实现均质和稳定燃烧.用改进的KIVA-3V对一种特定结构的多孔介质发动机的工作过程进行了模拟,并讨论了多孔介质初始温度、多孔介质结构特点对其燃烧与工作特性的影响.计算结果表明,在压缩比一定时,多孔介质初始温度是多孔介质发动机能否压燃着火的决定性因素;不同结构的泡沫陶瓷直接影响多孔介质内气固两相的换热,影响燃烧后期缸内温度和多孔介质固相的平均温度.     

回热式多孔介质发动机的排放特性分析

研究了回热式多孔介质发动机的排放特性.使用Ferrenberg所提出的回热式发动机模型,其多孔介质面热器在气缸中作往复运动.用改进的KIVA-3V程序进行了二维模拟.探讨了在不同当量比和孔隙率条件下,气缸内燃烧和排放特性.结果表明,回热式多孔介质发动机在燃烧和排放方面较之常规都有明显的优势.采用低当量比能有效地降低污染物的排放,而孔隙率的影响则与当量比有关.分析证明,采用多孔介质回热器是发动机实现稀薄燃烧的一条可供选择的途径.     

多孔介质发动机流动与燃烧特性的大涡模拟初探

对多孔介质发动机的燃烧特性采用大涡模拟进行了初步分析.首先计算了考虑多孔介质随机结构特性的定容燃烧室内气体燃料喷射过程,并与自由空间中的喷射过程进行了对比.然后采用大涡模型对两种结构形式的多孔介质发动机的燃烧过程进行了初步的计算分析.多孔介质的存在增强了湍流涡团的小尺度结构,明显改变了燃料的空间分布,而采用大涡模拟(L...     

基子多孔介质燃烧器的煤层气斯特林发动机发电系统

提出一种新的煤层气发电方式，即多孔介质燃烧器驱动斯特林发动机系统。将斯特林发动机的外燃特性和多孔介质燃烧器对气源不稳定性的良好适应能力有机结合，初步构建适应煤层气气源不稳定性的煤层气发电系统。     

多孔介质发动机再热循环有限时间热力学分析

建立了多孔介质（PM）发动机循环的有限时间热力学模型，对PM循环进行了分析，导出了存在摩擦及传热损失时循环功率与压缩比、效率与压缩比以及功率效率的特性关系，同时由数值计算分析了压缩比、预胀比、传热损失和摩擦损失对循环性能的影响特点。将PM循环与Otto循环进行了比较，结果表明：PM循环的性能要优于Otto循环的性能。     

多孔介质发动机的双区燃烧模型

多孔介质(PM)发动机是基于多孔介质燃烧技术的新型发动机,能够实现均质和稳定燃烧。在考虑了区间质量分布、壁面传热、区间质量交换等因素的基础上,结合多孔介质换热模型,建立了多孔介质发动机的一种双区模型,对其燃烧过程进行模拟。着重讨论了进气温度和压强、压缩比、过量空气系数等参数对多孔介质发动机性能的影响。计算结果表明多孔介质对混合气的预热作用,促进了液体燃料汽化和燃烧反应发生,多孔介质初始温度对发动机的压燃着火起决定性作用。     

基于液体燃料的多孔介质燃烧技术研究现状

对国内外近年来关于多孔介质燃烧技术在液体燃料燃烧领域的实验及数值模拟研究做了较为全面的综述和分析。分析表明:多孔介质燃烧技术为液体燃料提供了一种可能的先进燃烧方式。相较于传统自由空间内的火焰燃烧,多孔介质燃烧技术可改善液体燃料的雾化、蒸发,获得低排放、高稳定性、宽负荷比的燃烧表现。该技术在燃油锅炉、燃气轮机、斯特林发动机等领域拥有广阔的应用前景。     

基于液体燃料的多孔介质燃烧技术研究现状

对国内外近年来关于多孔介质燃烧技术在液体燃料燃烧领域的实验及数值模拟研究做了较为全面的综述和分析。分析表明:多孔介质燃烧技术为液体燃料提供了一种可能的先进燃烧方式。相较于传统自由空间内的火焰燃烧,多孔介质燃烧技术可改善液体燃料的雾化、蒸发,获得低排放、高稳定性、宽负荷比的燃烧表现。该技术在燃油锅炉、燃气轮机、斯特林发动机等领域拥有广阔的应用前景。     

多孔介质发动机工作过程单区模型模拟

采用单区燃烧模型模拟多孔介质（PM）发动机的压缩、燃烧和膨胀过程。以热力学第一定律为基础,引入多孔介质换热模型,建立了多孔介质发动机的能量方程。计算了多种工况参数下PM发动机缸内温度、压强变化规律,分别讨论了压缩比、过量空气系数、多孔介质温度、多孔介质体换热系数等参数对多孔介质发动机燃烧过程的影响。将PM发动机与传统发动机加以比较,结果表明PM使缸内温度和压强的变化趋于平缓,这有利于混合气着火并可降低NO,排放。     

空心喷雾油滴碰撞热多孔介质的数值研究

为加深对多孔介质发动机中均匀混合气形成的了解,用改进的KIVA-3V详细模拟了空心喷雾油滴碰撞热多孔介质的过程。在KIVA-3V中增加了油滴碰撞热多孔介质壁面的碰撞模型、传热模型及空心喷雾的线性不稳定性液膜破碎(LISA)模型。油滴与热壁的碰撞模型和传热模型经检验证明了其合理性。在简化多孔介质结构的基础上,在不同的环境压力及喷雾锥角下,模拟了空心喷雾与热多孔介质的相互作用。计算结果表明:油雾在碰撞到热多孔介质后,发生分裂的油束和多孔介质区域的高温,促使油滴实现快速蒸发并为油蒸汽与空气充分混合创造了前提。不同的空间压力及喷雾锥角直接影响到油滴在多孔介质中的分布。     

不同负荷下二甲醚发动机缸内燃烧过程的数值仿真研究

利用KIVA-3V程序对液态DME发动机进行了数值仿真计算,通过改变二甲醚喷射量研究了不同负荷下发动机的缸内工作过程,得到了缸内流动、平均性能曲线、温度、压力场以及NO、CO排放情况等实时数据信息.经过可视化后处理程序对比分析表明:二甲醚发动机负荷越大,缸内压力和温度越高,NO和CO排放量也越大.     

直喷化1105柴油机燃烧过程的三维模拟仿真及分析

利用KIVA-3V程序对经过直喷化改装的1105柴油机燃烧过程进行了三维模拟仿真,对计算结果进行了高级可视化后处理,得到了缸内空气运动、平均性能和排放曲线及各曲轴转角的温度场、压力场、湍动能分布等大量实时数据信息,形象地展示了缸内燃烧过程及流场变化。结果表明:数值模拟与实验结果较为吻合,可获得缸内工作过程的细节,对理解和改进柴油机燃烧系统具有重要的意义。     

燃烧室偏心位置对柴油机缸内燃烧过程的影响

燃烧过程对发动机的整机性能有着重要的影响,运用多维数值模拟可以很好地模拟内燃机的燃烧过程,优化燃烧系统,提高发动机的性能.本文运用KIVA-3V对直喷化改装后的1105柴油机进行了模拟仿真,得到了大量的缸内燃烧信息,研究了燃烧室偏心对柴油机燃烧过程的影响.绘制了偏移量为0、-8.54mm、和-10mm时的缸内温度场和压力场图,通过详细的分析和比较,得到了一些有用的结论,为下一步燃烧室的优化提供了有价值的基础数据.     

HCCI甲醇发动机的燃烧与排放特性

在Ricardo Hydra单缸四冲程发动机上利用内部废气再循环策略实现了甲醇燃料的HCCI燃烧.通过调整HCCI发动机的过量空气系数和转速,研究了HCCI甲醇发动机的燃烧和排放特性.结果表明,甲醇燃料的HCCI燃烧不同于普通汽油,其着火更早、燃烧更快,但在低转速时,平均指示压力相对较低.甲醇燃料可以在更稀的混合气条件下实现HCCI燃烧.在相同的转速和过量空气系数下,甲醇燃料的NOx和HC排放低于汽油.     

一种新型含氧燃料燃烧与排放性能研究

开展了柴油机燃用柴油／乙二醇单丁醚混合燃料的燃烧与排放性能研究。试验结果表明：在柴油机中加入一定比例的乙二醇单丁醚（NBE）,柴油机热效率得到明显提高,着火略有延迟,燃烧速度加快,燃烧持续期缩短。烟度和CO排放大幅度降低。加入159／5～25％NBE时,烟度下降43．9％～759／5,CO排放在高负荷下降46．5％～56％,HC排放也不同程度降低,NOx排放稍有下降。试验结果显示了柴油机燃用乙二醇单丁醚在降低排放方面的优越性。     

不同负荷下二甲醚发动机缸内燃烧过程的数值仿真研究

利用KIVA-3V程序对液态DME发动机进行了数值仿真计算,通过改变二甲醚喷射量研究了不同负荷下发动机的缸内工作过程,得到了缸内流动、平均性能曲线、温度、压力场以及NO、CO排放情况等实时数据信息。经过可视化后处理程序对比分析表明：二甲醚发动机负荷越大,缸内压力和温度越高,NO和CO排放量也越大。     

柴油机燃用生物柴油及柴油的燃烧分析与排放特性

为了进一步弄清楚生物柴油对发动机燃烧和排放的影响.在发动机试验台架上,对一台增压中冷车用柴油机进行生物柴油和柴油的性能及排放等试验.试验按国家标准GB17691—2001规定的测量方法、全负荷速度特性以及不同转速下的负荷特性进行.测录了示功图并进行了不同燃料的燃烧比较和分析.结果表明,生物柴油由于其燃料特性,引起喷油提前,但滞燃期较短,预混燃烧比例较小.排放测试结果表明,生物柴油的烟度、HC和CO下降,但NOx排放增加.按13工况法,燃用生物柴油,HC和CO分别下降21.3%和1.7%;NOx增加2.9%.     

直喷式柴油机燃用生物柴油的燃烧特性

在一台直喷式增压柴油机上进行了生物柴油、柴油及其掺混油B20、B50的性能试验,通过测量喷油器针阀升程、喷油压力和气缸压力曲线,对放热率、滞燃期等燃烧特性参数进行了分析,以研究生物柴油对发动机燃烧性能的影响。试验结果表明,在相同工况下,随着掺混油中生物柴油比例的增加,喷油始点逐渐提前,喷油延迟角逐渐变大,喷油压力和喷油持续期有所增加;滞燃期逐渐缩短,在大负荷尤为明显;预混合放热峰值逐渐降低,而扩散燃烧放热峰值逐渐增大;缸内最高燃烧压力提高,其对应的曲轴转角也逐渐提前。燃用生物柴油后发动机的热效率有所提高,在中等负荷时尤为明显。     

燃烧室偏心位置对柴油机缸内燃烧过程的影响

燃烧过程对发动机的整机性能有着重要的影响,运用多维数值模拟可以很好地模拟内燃机的燃烧过程,优化燃烧系统,提高发动机的性能。本文运用KIVA-3V对直喷化改装后的1105柴油机进行了模拟仿真,得到了大量的缸内燃烧信息,研究了燃烧室偏心对柴油机燃烧过程的影响。绘制了偏移量为0、-8．54mm、和-10mm时的缸内温度场和压力场图,通过详细的分析和比较,得到了一些有用的结论,为下一步燃烧室的优化提供了有价值的基础数据。