GDI发动机研究概况

介绍GDI（gasoline direct injeetion）发动机的燃烧机理和进气道、高压油泵以及喷油器等的结构。与传统发动机相比，GDI发动机在节能与环保两个方面都具有PFI（port fuel injeetion）无法达到的优越性。     

缸内直喷CNG发动机喷射方向对燃烧过程影响模拟研究

燃烧过程是决定发动机性能的关键因素之一,应用CFD软件分析研究天然气喷射方向对一台缸内直喷CNG发动机燃烧过程及排放的影响。结果表明,不同的喷射方向决定了混合气在气缸内的浓度分布。在所模拟工况下,存在一个最佳的喷射方向,此时平均指示压力高,发动机的性能较好。     

模拟研究气体燃料发动机燃烧过程的快速压缩膨胀机

将研究柴油机和汽油机的快速压缩膨胀机进行改制，使之可模拟气体燃料发动机中的燃料工将该快速压缩膨胀机用于模拟沼气发动机燃料过程的研究。结果表明：该快速压缩膨胀机可较好地模拟发动机中的燃烧过程，并具有燃烧室结构，工况参数可调等优点。     

火花点火式发动机燃烧过程中缸内气流运动研究

通常在发动机倒拖工况下测量和研究缸内气流运动,对于燃烧过程中缸内流动规律的测量和研究还很少。在一台单缸四气门火花点火式发动机上,用激光多普勒测速仪分别在发动机着火和倒拖条件下测量和分析了燃烧室气流运动的规律。研究结果表明,在燃烧和排气阶段,缸内气流的平均速度与倒拖时有较大差别,而且燃烧速度越快,燃烧过程中气流运动速度的变化越剧烈。     

汽油／液化石油气两用燃料发动机的燃烧过程模拟

建立了汽油/液化石油气两用燃料发动机燃烧过程的双区模型,编制了计算程序。利用该程序可以对发动机燃油和燃气过程分别进行计算,并将计算结果与试验测量结果进行对比分析,两吻合良好。同时对影响发动机燃气性能的参数进行了预测计算。     

汽油转子发动机燃烧过程模拟技术研究

建立了汽油转子发动机燃烧过程的数学模型;基于实验数据,考察了往复式汽油机湍流燃烧速率计算经验式在汽油转子发动机中应用的不适用性,并对其进行了修正;将建立的燃烧模型和修正后的湍流燃烧速率计算公式用于预测汽油转子发动机燃烧室内气体压力和平均指示压力,预测与测量结果基本吻合。结果表明：建立的汽油转子发动机燃烧过程数学模型和修正后的湍流燃烧速率计算公式准确,可用于汽油转子发动机性能模拟研究。     

用新的相关火焰模型对火花点火发动机燃烧过程的多维模拟

本文在ＫＩＶＡ－Ⅱ程序中实现了由作者提出了一个新的相关火焰模型。该模型的火焰面积密度的毁灭项中，从分形几何的角度出发引入了湍流的作用。通过对工质为丙烷的火花点火发动机进行的变工况计算，对新模型与Ｂｏｕｄｉｅｒ的燃烧模型进行了对比。结果表明，新模型合理地考虑了湍流的作用，计算结果与实验值吻合更好。     

柴油/甲醇二元燃料发动机缸内燃烧数值模拟

为研究柴油/甲醇二元燃料的缸内燃烧过程,基于对二元燃料燃烧特征的分析,发展了湍流耦合反应动力学的柴油/甲醇二元燃料缸内燃烧机理和燃烧模型.基于一个已有的甲醇/正庚烷二元燃料燃烧机理,进一步提高了机理的预测精度,燃烧模型通过计算混合时间尺度和化学反应时间尺度来衡量燃烧的受控因素,其中化学反应时间尺度以熵增率衡量.通过发动机试验对模型进行了标定和验证,结果表明:该燃烧机理和燃烧模型能够很好地对纯柴油和柴油/甲醇二元燃料燃烧过程进行预测,包括随着甲醇比例的增加,滞燃期延长,甲醇火焰传播预混燃烧放热峰值逐渐明显.采用直接求解化学反应而不考虑湍流的燃烧模型,对燃烧进程的预测结果则随着甲醇量的增加而逐渐高于试验值.     

火花点火天然气发动机燃烧过程数值模拟

使用CDAJ公司的CFD软件STAR-CD对某天然气发动机燃烧过程进行了模拟计算,计算的缸内压力与试验结果吻合良好,模拟计算获得了试验不易得到的缸内气体速度场、温度场等信息,为燃烧室设计及燃烧过程优化提供了理论性指导。     

氢燃料发动机燃烧过程模拟与分析

在分析氢作为内燃机燃料特性的基础上,针对氢气与空气的混合与燃烧过程的空间分布特性比汽油均匀的特点,提出并建立了单区模型对氢燃料发动机燃烧过程进行模拟与分析.结果显示,缸内压力与放热率的计算值与试验值相对误差在3%以内,曲线形态吻合度较高.较好地反映出实际的燃烧情况.表明采用单区模型进行氢燃料发动机燃烧过程的模拟与分析能够保证较高的准确性,进一步分析了点火提前角、当量比对燃烧过程的影响,结果表明它们对燃烧过程有较大影响.因此,控制点火提前角、当量比是调整与改善氢发动机性能的重要手段.     

基于FIRE的柴油机燃烧过程的CFD研究

应用三维CFD仿真软件AVL FIRE对CY4102直喷式柴油机的燃烧过程进行了数值模拟计算,再现了缸内流体的运动过程、湍流参数的变化、燃油粒子的空间分布、燃烧过程的进展状况、传热过程以及缸内温度场的分布等,结果表明:随着喷油提前角的增大,滞燃期变长,最高平均温度、压力和放热率峰值均增大,且其对应的曲轴转角均有前移趋势...     

GP210稀燃天然气发动机缸内流动与燃烧模拟分析

基于流动、传热、化学反应及湍流燃烧分析,对GP210稀燃天然气发动机进行了三维流动与燃烧模拟计算。模拟计算结果和试验数据的比较显示:二者偏差在5%以内,表明模拟计算较准确可靠。对模拟计算结果进行分析,提出了该机型缸内气体流动及燃烧的优化方向,为后续提高效率、降低排放提供了理论依据。     

燃烧室几何形状对柴油机燃烧过程影响的数值模拟研究

通过工作过程模拟程序确定柴油机工作的初始边界条件,并运用CFD程序研究不同径深比燃烧室对混合气形成、燃烧及排放的影响。结果表明,三维模拟的示功图和放热率与实测结果基本吻合;径深比较小的ω1燃烧室在喷油过程中有强烈的燃油蒸汽撞壁现象,恶化了碳烟排放;径深比较大的ω1燃烧室在喷油初期的燃油分布相对不均匀,燃烧室局部存在高温富氧区,造成NOx排放偏高;将工作过程模拟和三维模拟相结合,能更精确地分析发动机工作过程,排放的计算值与实测值在趋势上有较好的一致。     

低散热柴油机燃烧过程模拟研究

在分析低散热柴油机燃烧过程特点的基础上,建立了一个准维三区燃烧模型,喷油规律的计算进行了简化处理,考虑高温喷雾燃烧区和产物区的辐射传热,对低散热柴油机在不同隔热条件下缸内燃烧过程进行了编程计算。计算针对12150L柴油机燃烧室受热表面喷涂ZrO2陶瓷热障涂层进行。结果表明,隔热后,燃烧滞燃期缩短,燃烧持续期延长,后燃现象有增强趋势。只隔热活塞顶时滞燃期较其它两种隔热方式长,燃烧持续期短,燃烧恶化现象相对不明显。     

现象学燃烧模型在LD485柴油机工作过程模拟中的应用

将现象学燃烧模型和进排气的计算方法结合起来对LD485直喷柴油机的工作过程进行了模拟计算，得到了整个工作循环的示功图和瞬时温度。重点介绍了现象学燃疵模型在工作过程计算中的应用以及不同转速和喷油提前角对燃烧过程中缸内压力和温度变化过程的影响，并对此做了分析，得到的规律为：缸内压力和温度随转速升高而升高，随喷油提前角增大而增大。用综合参数的计算结果和试验结果进行了对比，数据表明模拟计算的精度较高。     

大缸径气体机缸内流动燃烧的仿真研究

采用STAR-CD软件对大缸径气体机的三维流动、燃烧进行仿真分析,通过与文献中的放热率曲线的对比,验证了三维仿真分析的合理性;得到了大缸径气体机缸内流场分布的详细信息,为后续优化奠定了基础,并为结构计算提供了热力学边界条件。在此基础上分析了连接通道个数对气体机性能的影响。结果表明:对于所研究的大缸径气体机,预燃室容积相同时,6个连接通道的燃烧效果好于4个通道的。     

直喷式柴油机工作过程模拟计算

通过一个热力学模型，对直喷式柴油机进行了工作过程的模拟计算，建立柴油机动力性、经济性参数的计算程序，分析了结构、热力和运转参数对柴油机性能的影响，在分析过程中相应提出了提高发动机性能的一些建议。     

缸内直喷(GDI)汽油机燃油喷雾和分层燃烧的数值研究

应用修正的多维流体力学计算程序KIVA-3V对缸内直喷(GDI)汽油机燃油喷雾和混合气分层燃烧过程进行了数值模拟。修正的子模型包括改进的燃油薄膜雾化模型、油滴破碎模型、油滴分布模型、初始缸内气体滚流模型、油滴蒸发模型以及燃烧模型。针对一种典型的三菱缸内直喷汽油机燃烧室结构在部分负荷工况下的燃油喷雾和分层燃烧进行了数值模拟。分析了不同的喷油器位置,缸内逆向滚流强度以及喷油时刻对火花塞附近混合气浓度的影响。计算结果表明,这些参数对燃油分层模式,点火过程以及燃烧特性都有显著影响,不适合的参数将导致火花塞间隙附近燃油空气混合气过稀或过浓从而使燃烧恶化。对缸内直喷汽油机部分负荷工况而言,燃烧室构形、缸内气体流动组织以及喷油时刻的优化设计对实现成功的分层燃烧起着重要作用。     

直喷式柴油机燃烧室几何形状对排放影响的多维数值模拟研究

在保证压缩比相同的情况下,设计了3种不同形状的燃烧室。运用AVL公司开发的FIRE软件,对3种不同形状燃烧室进行了三维数值模拟,分析了上止点附近气缸内的气体流动情况,并对3种燃烧室内的排放情况及影响排放的主要因素进行了比较分析,得出:径深比过小,即燃烧室过深,不利于空气与油气的良好混合,易造成局部油气过浓,从而局部缺氧,产生较多碳烟;径深比过大时,油气雾化好、燃烧早、温度上升快,NOx生成量增加。最后,通过模拟计算与试验研究相结合,验证了模型并选取了最优形状的燃烧室。