柴油机瞬态燃油喷注贯穿和蒸发的数值模拟

针对由柴油机轴针式喷油系统喷出的瞬态燃油喷注，利用由ＫＩＶＡ－２软件拓展和改进而成的ＮＭＳ－ＩＣＥ计算机软件进行了深入的多维数值模拟。分别研究了蒸发和非蒸发燃油喷注，给出了各种情况下瞬态喷注的贯穿和蒸发特性，揭示了瞬态喷注粒子间的相互作用和运动特征。还研究了计算网络的合理确定，指出了ＴＡＢ雾化模型不适于处理本文喷注的雾化和２次分裂。     

关于喷雾流动蒸发燃烧的数值模拟研究

采用欧拉气相方程和拉格朗日液滴方程,同时耦合化学反应,对喷雾流动、蒸发、燃烧进行模拟,分析了喷雾液滴的分布、液滴贯穿距离、索特平均直径、放热率等。通过与试验结果的对比表明:计算能很好地预测蒸发和非蒸发喷雾的油滴贯穿距离以及燃料蒸气的贯穿距离;高温高压下喷雾的自燃着火,燃烧迅速扩散。对计算结果的分析表明:高温高压下容易产生二次破裂;在火焰前锋附近,局部放热量大,产生了预混燃烧,而喷雾液核区域的燃油燃烧是由湍流扩散控制的。     

喷雾锥角对柴油机燃烧过程影响的数值模拟

柴油机燃烧过程中喷雾内部的物理化学过程非常复杂,传热、蒸发、扩散、流动等物理过程控制着化学反应,影响着火和燃烧过程,进而决定着发动机的动力性、经济性以及排放性能。利用CFD分析软件FIRE对一台直列6缸增压柴油机的喷雾与燃烧过程进行模拟。研究了喷雾锥角对燃烧过程的影响规律以及喷雾锥角对碳烟和NOx生成的影响。     

直喷式柴油机喷雾碰壁燃烧过程的计算机模拟

本文以实验和计算机模拟的结果为基础,略去壁面区域复杂的传热、传质及蒸发等物理过程,在汽态喷雾的假设下,建立了以模拟直喷式柴油机喷雾碰壁燃烧过程的燃烧率、NO形成过程为目的数学模型.通过计算结果与实验的比较证明,在汽态假设下,合适的构造子模型可以对该燃烧过程做出模拟.     

柴油机TR燃烧系统的数值模拟

为了改善柴油机的油气混合过程,开发了TR燃烧系统。该系统在原机ω型燃烧室的基础上增加壁面导向圆弧,配合锥面4×Φ0．36十垂直中心喷孔1×Φ0．20喷油器。以对TR燃烧系统的可视化研究为依据,应用STAR-CD软件对其喷雾混合过程进行三维数值模拟。结果表明导向圆弧形成的二次射流增加了空气卷吸和油气混合空间。中孔油束与中心凸台碰撞形成的盘状喷注同样也增加了中心处的油气混合;TR燃烧系统具有较少的燃油附壁质量并存在多处大小不同方向各异的漩涡,加速了油气混合。台架试验表明：TR燃烧系统在中低负荷时排放烟度低于0．1 BSU,全负荷时低于0．4 BSU。推迟供油提前角至11℃A时,NO_x排放大幅度降低,浓度为203×10~(-6)～776×10~(-6),烟度在0．3～0．6BSU之间。试验表明TR燃烧系统在降低柴油机排放方面具有较大的潜力和应用前景。     

直喷式柴油机喷雾碰壁混合的三维数值模拟及实验研究

本文介绍了利用气体流动燃油喷雾混合的大型微机化软件包ＣＦＦＳＭ进行的多种形态喷雾碰壁混合过程的三维数值模拟。为了验证理论工作的精度,进行了必要的实验研究。     

OSKA燃烧系统喷雾撞壁混合的3维数值模拟

利用喷雾碰撞来形成可燃混合气的ＯＳＫＡ燃烧系统近年来受到了广泛重视。本以Ｎａｂｅｒ等人利用激光阴影摄影法拍摄定容室内喷雾近壁撞凸台壁面的试验为依据，对其模拟的ＯＳＫＡ系统的喷雾混合过程进行了３维数值模拟计算，并与试验结果进行了对比，两比较吻合。在此基础上探讨了ＯＳＫＡ系统中混合气形成的机理，力求找出该燃烧系统具有良好性能的原因。     

高压液氨喷雾燃烧的数值模拟和试验验证

以液氨喷雾混合气形成和燃烧过程为对象进行数值模拟和试验验证。根据试验获得的气液相贯穿距数据对三维模型进行参数标定。结果表明：建立的喷雾模型可以在高温高压环境条件下准确预测液氨喷雾的贯穿发展过程;在喷雾混合气形成过程中液氨气化吸热导致喷雾中心区域降温效果明显,降温高达100 K;氨较高的汽化潜热使之较难蒸发,喷雾边缘处氨的质量分数多在0.1上下。利用特征时间燃烧模型对液氨喷雾燃烧过程进行初步计算,可以较好地模拟整个燃烧过程。     

喷油压力对柴油机喷雾、混合及燃烧特性影响的数值模拟研究

基于对某型直喷式柴油机缸内工作过程的多维数值模拟,研究了喷油压力对燃油喷雾特性、油气混合特性、燃烧特性及柴油机性能的影响规律。结果表明：提高喷油压力,喷雾粒度越细,燃油蒸发速度加快,油气混合的速度和均匀度均得到改善,缩短了燃烧持续期,提高了循环热效率,但是平均压力升高率呈线性增加,影响工作过程的稳定性。     

TRB燃烧系统喷雾半壁射流混合的三维数值模拟

为了优化小型柴油机油气混合过程,发展了一种新型的丰田反射燃烧系统。在燃烧室壁面形状和燃油喷雾碰壁相匹配的研究基础上,应用一个包含喷雾碰壁模型的内燃机缸内气体流动和燃油喷雾混合的大型微机化软件包ＧＦＦＳＭ,进行了缸内气体流动和双喷孔柴油喷雾半壁射流混合过程的三维数值模拟计算,以分析ＴＲＢ燃烧系统提高发动机性能、减少排气污染的原因     

直喷式柴油机气缸内燃空混合及燃烧过程的数学模型

建立了直喷式柴油机气缸内燃空混合与燃烧过程的多区准维模型,采用紊流射流理论推出了壁面射流模型,并在正确描述喷注贯穿的基础上细致地建立了空气卷吸模型。此外,还考虑了滴径分布、液滴蒸发、着火延迟、对流与辐射换热和气缸内温度均匀化等因素,理论计算与实测结果吻合良好,证明了模型的实用性。     

柴油机燃烧压力振荡的理论分析

本文在大量的实验基础上,抽象出一简化数学模型,采用线性化方法,得出理论解。理论分析结果揭示了柴油机燃烧压力振荡的本质、衰减规律及主要影响因素。     

柴油机燃烧过程的影响因素分析

本文分析了柴油机温度和压缩比、燃烧室形状、柴油机负荷、柴油机转速、燃料性质、喷油定时、供油规律和喷雾质量等因素对柴油机燃烧过程的影响规律,为正常使用和维护柴油机以及进一步提高燃油经济性提供理论依据和指导。     

中小型二冲程回流扫气柴油机的一种新型燃烧系统的研究

提出了一种将燃烧室放在气缸盖上的新型油膜－雾化燃烧系统，并介绍它的结构原理和特性，在Ｅ１６０型单缸试验上的试验研究结果表明，该系统可同时提高柴油机的动力性，经济性和可靠性。     

柴油机应用天然气合成油进展

天然气通过费托（Fischer-Tropsch,F-T）合成可以得到十六烷值高、硫和芳香烃含量相对较低、具有优良排放特性的天然气合成油（Gas-to-Liquid,GTL）。GTL不合氮、镍等非理想成分,符合现代发动机及日益严格的环保要求。文章介绍了GTL的三步法生产过程,总结了Shell公司的GTL,加州2号柴油和国Ⅱ、国Ⅲ柴油的主要理化指标。比较了GTL与传统柴油在燃烧特性区别及其对最高燃烧压力、压力升高率以及对柴油机经济性的影响。指出GTL的芳香烃含量较低导致其排放性较好,但是同时也影响了GTL的润滑性,应用腈橡胶对比了GTL和柴油与人造橡胶的相容性。总结了GTL在柴油机上研究途径和目标。     

电控柴油机实时控制仿真系统的试验验证与应用

电控柴油机动态实时仿真系统是开发柴油机电控系统的先进工具.作者研制了这一系统的硬件结构与仿真模型,并对仿真系统进行试验验证,研究了实时计算性能和仿真精度.在完成仿真的试验验证后,将仿真系统扩展为综合开发系统,对发动机控制单元进行仿真调试,为柴油机电控系统提供了方便、实用的开发工具.     

车用柴油机微粒捕捉器的系统模拟

提出了一个车用柴油机微粒捕捉器（DPF）的系统模拟数学模型。利用数学模型可以对DPF在汽车实际运行过程中的性能,包括DPF再生的时间间隔,排气阻力特性以及DPF的使用对汽车附加能量的消耗等随汽车实际运行工况的变化进行分析研究,为汽车DPF的优化设计提供参考数据,并可以对DPF实际使用中的一些性能进行预测。     

发动机喷雾和燃烧过程的多功能动态可视化测试装置的研制和应用

为研究发动机的燃烧和排放形成，研制了一种多功能可视化摄影用的动态燃烧装置。该装置主要包括：摄影用发动机、光路系统、供油系统、起动装置、同步控制和采样系统及高速数码摄影系统；具有使用、维护简单，成像清晰的特点。使用情况、拍摄图像和测得的示功图表明，该装置是研究发动机喷雾和燃烧的一种先进工具。     

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。     

柴油机喷雾蒸发过程的模拟计算与分析

本文以单滴蒸发为基础建立了一个燃料单元的蒸发计算模型，对各种温度条件下燃油喷雾蒸发过程进行了模拟计算。计算结果表明，在高温条件下，喷雾中油滴尺寸分布与油滴蒸发过程密切相关。计算结果与作者运用Ｍａｌｖｅｒｎ粒度分析仪结合截断修正法得到的实验结果进行了比较，取得了良好的一致性，从而验证了计算模型的有效性。并且，运用模拟计算结果对一些高温条件下的喷雾实验现象提出了合理的解释。