进气道结构对天然气发动机燃烧过程的影响

利用AVL FIRE软件对不同结构的进气道方案进行瞬态模拟计算,分析了进气道结构对天然气发动机燃烧过程的影响规律。研究结果表明,湍动能的变化与涡流比的大小关系不大,主要受Z方向滚流比的影响;燃烧速率快慢与缸内平均湍动能高低并非一一对应关系,燃烧速率主要依赖于火花塞周围的湍动能分布情况。通过改进气道Ⅲ方案与气门座圈连接处的入射角度,缸内滚流与涡流运动均明显增强,且缸内湍动能分布显著改善,提升了化学反应速率与火焰传播速度,燃烧特性显著改善。两个试制进气道方案的台架试验结果表明,气道Ⅲ改进方案能够改善天然气发动机的经济性、可靠性与高速动力性。     

燃烧室形状对天然气发动机燃烧过程影响的研究

在对天然气发动机燃烧室进行优化的过程中,在一定压缩比下,开发设计了3种不同形状的燃烧室.应用CFD对不同形状燃烧室的缸内气体流动及燃烧过程进行了数值模拟,并在台架上进行了试验验证.模拟得出了缸内气体湍动能分布、温度场分布及燃烧持续期.针对不同形状燃烧室的缸内气体湍动能与温度场进行了详细分析后得出:增大挤气面积,则挤流强度增大,提高了缸内气体的流动速率,有利于提高火焰传播速度,改善天然气燃烧速度慢的特点;但挤气面积过大时,缸内燃烧速度过快,温度峰值增大,使NOx排放增加.最终将模拟结果与试验结果进行对比,综合考虑动力性经济性与排放性能,选取了最优形状燃烧室.     

燃烧室几何形状对缸内气体流动和发动机性能的影响

本文通过对采用不同燃烧室时缸内流场的计算和分析，研究了燃烧室收口、底部凸台及燃烧室偏心对缸内流场的影响，并通过发动机试验，研究燃烧室几何形状对性能的影响。     

进气道和燃烧室形状对火花点火发动机燃烧过程影响的研究

本文针对ＣＡ６１０２发动机燃烧慢、循环变动率偏大等问题，对进气道和燃烧室进行了改进。研究了不同进气道和燃烧结构（六种匹配方案）对燃烧过程和性能的影响，发现涡流比和性能之间无单调的相关关系，与燃烧期之间存在二次抛物线型的逆变相关关系，ＣＡ６１０２发动机合适的涡流比在０．９左右，燃烧室设计因素中火花塞的位置对燃烧过程和性能影响最大，火花塞靠近中心布置方案同原机相比，最低燃油消耗率降低了４．１％，最大扭     

燃烧室形状和位置对柴油机缸内空气运动的影响

本文利用多维数值模拟方法，进行了３个柴油机燃烧室方案下缸内三维流场的计算。系统地分析了燃烧室形状和位置对缸内流场的影响。计算表明，挤流和涡流的相互作用将使缸内涡流呈现非对称结构。     

预燃室参数对大缸径天然气发动机燃烧过程影响的研究

在对大缸径天然气发动机燃烧系统开发的过程中,设计了小容积预燃室加浅盆型主燃室的燃烧系统,之间通过8个直径2mm的均匀布置的通道连接,针对2种角度的布置结构进行数值模拟及试验分析。通过简化的甲烷反应动力学模型模拟分析了主燃室内的燃烧过程。分析结果表明:大的连接通道夹角有利于加快燃烧室径向的火焰传播速度,但主燃室中心部位燃烧较慢;小夹角的方案则相反。单缸试验机上的试验也得到了相同的结果,并证明大夹角通道方案有较好的抗爆震性能和排放性能。     

废气再循环率及点火时刻对天然气发动机燃烧和排温的影响

基于一台当量比燃烧的天然气发动机,采用三维燃烧分析与发动机一维热力学计算相结合的方式开展了废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率及点火时刻对缸内燃烧过程和发动机排温的影响研究.研究结果表明:随着EG R率的增加,燃烧相位后移,燃烧持续期延长,放热率峰值减小,最大压升率、缸内最高燃烧压...     

基于当量燃烧的天然气发动机燃烧室优化研究

在一台采用废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)策略的当量燃烧天然气发动机上开展了不同挤气比、压缩比的活塞对燃烧、热效率和排放影响的对比试验研究。结果表明:在50%负荷与中低转速75%负荷下,增大EGR率拓展了爆震边界,使得主燃烧相位(CA50)提前,指示热效率提高;而在100%负荷及高转速75%负荷下,EGR率的增大对燃烧持续期的延长作用更为明显,且CA50后移,指示热效率降低。增大压缩比和适当增大挤气比有利于增强缸内湍流运动,加快天然气火焰传播速度,使CA50更靠近上止点,热功转换效率提高,最高指示热效率提高了0.24%,NO_x和CH₄排放分别升高了2.30g/(kW·h)、0.55g/(kW·h)。进一步增大挤气比会受到爆震的限制,最佳点火时刻推迟,燃烧定容度小,燃烧持续期延长,最高指示热效率下降了0.51%,NO_x和CH₄排放分别降低了2.20g/(kW·h)、0.44g/(kW·h),CO排放升高了0.36g/(kW·h),因此挤气比存在一个优化的范围。     

燃气轮机环形燃烧室内燃烧流动的数值模拟

对一个复杂的GE—F101型工业燃气轮机环形燃烧室，采用Reynolds应力湍流模型(RSM)、EBU—Arrhenius湍流燃烧模型和六通量热辐射模型描述其燃烧流动，应用FLUENT软件进行了三维化学反应流场的数值模拟研究。研究结果表明：旋流和燃料进口射流对燃烧室流内温度和流场分布有着重要的影响；利用数值手段得到燃烧室出口的温度分布以判断其能否满足透平叶片进口温度的要求是可行的；燃烧室工作压强对出口的NO分布有着重要影响。在燃用气体燃料时，燃气轮机的NO排放主要来自于热NO，瞬时NO只占很小一部分。图11参6     

斯特林发动机天然气扩散燃烧的数值分析和试验

应用数值模拟,对斯特林发动机中天然气的燃烧进行了全尺寸三维模拟。分析和优化对斯特林发动机燃烧室速度场、温度场分布以及排放有着重要影响的参数,如空气预热温度、旋流数和过量空气系数等。预测了优化后燃烧室的速度场、温度场分布,以及NO_x和CO的浓度场分布,得到了吸热部件周围的流动形式。模拟结果为抑制NOx和CO的排放和提高换热效率以及发动机的效率提供了指导,设计结果得到了试验验证。     

柴油机燃烧室形状对混合气形成的影响

利用计量流体力学(CFD)模拟软件FIRE对不同形状燃烧室的柴油机的缸内喷雾与燃烧过程进行了模拟分析。通过对缸内流场、燃油浓度场、温度场分布的对比,分析不同燃烧室对混合气形成的影响。结果表明,缩口燃烧室缸内流场强度最大,混合气均匀,燃烧充分,微粒生成最少。     

压缩天然气内燃机的应用

本文介绍了压缩天然气的特性及其在国内外应用状况提出了在内燃机上应用压缩天然气应注意的问题及相应的技术措施     

计算直喷式柴油机螺旋进气道与缸内空气运动的大型微机化程序：IPIC—CFD

建立反映直喷式柴油机进气过程空气运动的三维数值计算模型,修正了标准的ｋ－ε模型以反映可压缩气体的湍流运动。给出确定进气道壁面边界条件、进气门表面边界条件以及进出口开口系统边界条件的计算公式。建立了反映气门运动的粒子阻滞模型、障碍物单元模型以及贴体气门模型,并提出计算粒子阻滞的修正公式。运用网格生成的微分法以及分块技术,构造了螺旋进气道－进气门－气缸在笛卡尔直角坐标系下的三维伪极坐标网格系统和三维直角坐标网格系统。同时根据我国国情,开发了计算进气过程空气运动的大型微机化程序ＩＰＩＣ－ＣＦＤ。     

基于AVLFIRE的发动机进气道三维流场数值模拟研究

利用软件AVLFIRE对4个不同气门升程下进气道的流动特性进行分析研究,揭示某发动机进气道及缸内的流动特性．得出各升程下气体流动的流线图、湍动能、速度等值线图及流量系数和涡流比,直观地表明了进气过程气道及缸内的流动特性,为进气道性能优化、评价和再设计提供了方法和依据。     

柴油机变通道涡流室式燃烧室的研究

本文提出了一种柴油机新型涡流室式燃烧室——变通道涡流室式燃烧室.研究结果表明,这种燃烧室由于减少了通道流动损失并加速了主燃烧室的放热速率,在柴油机宽广的运行范围内,其热效率比原涡流室式燃烧室大大提高,而排温、烟度和噪声也有较大改善.它兼有直喷式和涡流室式柴油机燃烧方式的优点,是一种高效率的涡流室式燃烧室.