含ACP的无烟改性双基推进剂燃烧特性研究

快燃物ACP作为一种有效含能助剂用来提高推进剂的燃速具有一定的效果。通过DSC和TG-DTG研究了ACP对无烟改性双基推进剂(CMDB)热分解特性的影响,采用靶线法研究了不同含量的ACP对无烟改性双基推进剂燃速和燃速压力指数的影响,用燃烧火焰单幅照相技术和微热电偶测温获得了含ACP无烟改性双基推进剂在稳态燃烧条件下的火焰结构和燃烧波温度分布,分析了该推进剂中主要组分对燃烧性能的影响。结果表明:含ACP推进剂的燃速随ACP含量的增加而增大,推进剂燃烧火焰结构随ACP含量增加而更加明亮。     

被动预燃室发动机低温冷起动及低负荷试验研究

预燃室射流点火是改善汽油发动机热效率的有效手段,为了研究和改善被动预燃室低温冷起动及低负荷时的燃烧稳定性,设计了不同容积、孔面积、材料、喷孔结构的被动预燃室装置,安装在一台涡轮增压汽油发动机上,进行了低温冷起动试验,以及低速、低负荷燃烧稳定性试验。研究结果表明,被动预燃室容积、孔面积、材料、喷孔结构对低温冷起动性能有显著影响。预燃室容积较小时,预燃室内部淬熄层占预燃室容积的比例大,预燃室内部混合气少。较小的孔径或孔面积减少了预燃室内残余废气的排出。旋转孔使得预燃室内部废气分层,火花塞附近废气比例大。较高的导热率使预燃室冷起动时预燃室散热较快。因此,小容积、小孔径、高导热率材料以及旋转喷孔等均不利于发动机冷起动。优化结构的被动预燃室在-20℃～-8℃的冷起动工况下能实现发动机稳定着火起动。点火角和排气VVT对发动机的燃烧稳定性影响较小。进气VVT对预燃室燃烧稳定性影响较大,进气门开起时刻推迟,着火上止点附近缸内湍动能变强;另一方面实际压缩比变大,主燃烧压入预燃室内部的新鲜混合气比例提高,预燃室点火燃烧稳定性显著改善。     

基于PCCI燃烧模式下的工况扩展实现途径及参数耦合关系

压燃式发动机燃烧过程和排放直接受到燃烧室内燃油与空气的空间与时间分布状况影响,而油气混合的状况与燃油喷射参数息息相关。燃油喷射参数是燃烧边界条件的一部分,因此燃油喷射参数的优化是实现优化燃烧进程,降低NOx和Soot等排放不可缺少的手段之一。利用发动机燃油喷射参数实时控制系统试验研究了燃油喷射参数对压燃式发动机燃烧及排放的影响规律。同时结合燃料特性与燃油喷射参数藕合对压燃式发动机预混合压缩着火燃烧过程的影响,探索燃料特性与燃油喷射参数协同控制实现压燃式发动机高效清洁预混合压缩着火燃烧的潜力。     

等离子高温无氧燃料重整装置的开发及试验研究

设计开发了新型的高温无氧燃料重整装置及试验系统,该高温无氧重整利用发动机废气加热及等离子辅助加热的方式来实现,装置结构设计简单紧凑且无须催化剂的介入。等离子加热易于控制、传热面积小易于保温绝热,可减少能量损失。将正庚烷的重整产物引入发动机中成功实现了RM-HCCI(Reformed molecule homogeneous charge compression ignition, RM-HCCI)燃烧,将RM-HCCI和汽油均质压燃(Gasoline HCCI, G-HCCI)燃烧进行对比研究。研究表明,重整后的小分子燃料可延迟着火,传热损失率和排气损失率更低,可以获得更高的指示热效率。     

基于Fluent的预混燃烧分析

随着能源稀缺和环境恶化状况日趋严重,合理选择发动机燃料,合理组织燃料的燃烧,对提高发动机的动力性、经济性具有十分重要的意义。本文分析甲烷-空气预燃混合气及氢气-空气预燃混合气在高温燃烧器内燃烧时的燃烧压力、温度云图和产物分布图等,阐述燃空当量比、初始温度和初始压力对它们的影响,并利用已有试验数据进行了验证。     

高能少烟推进剂应用参数反演研究

通过试验验证、理论计算和参数反演的方法,对高能少烟的复合推进剂和改性双基推进剂性能进行研究。设计了典型内弹道试验发动机进行点火试验,对比冲、燃速和压强指数等推进剂主要性能的试验参数与理论值进行了对比,总结出不能满足要求的推进剂性能指标,再结合参数反演的方法对推进剂主要参数控制提出了改进方向;同时,对同一推进剂在不同装药工艺下对性能的影响进行了试验和分析。目前,还需对高能少烟推进剂的压强指数、低温性能和装药工艺等进行进一步优化和选取,以便研制出符合空空导弹发动机使用要求的高能少烟推进剂。     

点火式LPG发动机数值模拟与仿真分析

针对点火式LPG发动机进行了缸内燃烧过程的三维数值模拟,研究了LPG发动机在稀燃状态下的燃烧特性。使用FIRE软件,分析了点火提前角、压缩比以及燃烧室结构对LPG发动机燃烧过程中缸内、温度、累积放热量、已燃燃气质量分数以及NO质量分数等参数的影响,探索出对LPG发动机燃烧过程的影响规律,为LPG发动机设计以及性能试验研究提出方向性的建议。     

稀燃天然气掺氢发动机循环变动的试验研究

对火花点火天然气发动机而言,稀燃是提高发动机燃油经济性和降低发动机排放的一种有效途径,但稀燃导致的循环变动是拓宽稀燃极限的一个主要限制因素,在天然气中掺混氢气作为燃料,可解决稀燃工况下循环变动过大的问题。为了研究掺氢对发动机循环变动影响,选取纯天然气和掺氢体积比为20%的天然气掺氢燃料,在6缸进气道喷射增压稀燃天然气发动机上进行不同点火提前角和空燃比工况下的试验研究。通过对缸内压力特性参数、燃烧特性参数以及排放数据的分析,结果表明:掺氢可有效降低发动机最高压力循环变动和平均指示压力循环变动,在稀燃情况下效果更为明显;掺氢可降低火焰发展期和燃烧持续期及其循环变动;在稀燃工况下,掺氢对控制发动机NOx及未燃HC排放有利。     

喷水位置和喷水量对铝水冲压发动机燃烧分析

针对水冲压发动机燃烧过程中不同喷水位置和喷水量两种主要影响因素,以金属/水冲压发动机为物理模型,以N-S方程为数学模型,以数值模拟方法为研究手段,湍流采用重整化的k-ε湍流模型,燃烧采用Eddy-Dissipation模型,模拟了不同条件下补燃室内燃烧两相湍流流动,以燃烧效率为评价准则计算了不同条件下补燃室燃烧效率,得到了优化的二次进水位置和一次进水分配比。     

基于神经网络的空燃比分析

通过比较发动机多工况排放的台架测试与基于燃烧产物成分的化学平衡方程推导结果,表明各种以燃烧产物组分分析空燃比（A／F）的方法所得值不同。提出以神经网络非线性映射能力,建立发动机各工况点燃烧产物组分和A／F之间的相关关系,以已知信息作为神经网络的输入和输出,构建训1练样本。经过对样本的学习和训1练,应用其内插和外推的泛化能力,实现以燃烧产物组分来精确映射空燃比A／F。消除了各种方法映射A／F的适用条件限制,提高了整个工况范围的A／F映射检测精度,为进一步改善发动机的排放污染提供了参考依据。     

浅谈氢燃料发动机的异常燃烧

由于氢燃料发动机自身工作过程的组织不当,容易出现早燃、爆燃和回火等异常燃烧现象,导致发动机性能的急唰下降,甚至无法正常工作。在全面分析有关氢燃料发动机异常燃烧的研究成果的基础上,整理出氢燃料发动机异常燃烧的机理、特点和避免异常燃烧产生的方法,总结出早燃、爆燃和回火三者之间的关系,为进一步研究氢燃料发动机的正常工作提供了指导意义。     

点火位置对射流点火发动机燃烧特性的影响

射流点火可以有效提高发动机燃烧效率,抑制爆震,预燃室内部火花塞的点火位置对于点火成功率以及燃烧效果有较大影响。采用CFD仿真的方法,研究了被动式射流点火发动机预燃室内部火花塞点火位置对发动机缸内燃烧过程的影响,得到以下结论：适当的将预燃室内火花塞点火位置靠近预燃室喷孔可借助高湍动能气体实现火焰的加速传播;在气流作用下,火焰首先向预燃室末端传播,可减少高温燃气喷射前预燃室向主燃室回流的未燃混合气,提高预燃室内混合气的累计放热量,预燃室内可燃混合气累计放热率最高可提升14.9%。     

空气分级炉膛煤粉燃烬模型及实炉试验对比

传统的炉膛分区段传热设计模型忽略了煤粉燃烬计算,适用于非空气分级燃烧。随着空气分级低NOx燃烧技术的普遍应用,在炉膛分区段传热计算中引入煤粉燃烧模型以确定沿炉膛高度燃烬分布,对于提高炉膛上部屏式或辐射受热面蒸汽温度设计准确性有较为重要的意义。建立了改进型分区段传热计算和煤粉燃烧相耦合的空气分级炉膛燃烬和传热模型,对一台空气分级低NOx燃烧锅炉进行了全负荷工况试验,采用该模型对试验工况进行燃烬和传热模拟,得到空气分级锅炉炉膛煤粉燃烧过程的物理图景以及煤粉沿炉膛高度燃尽分布,并研究了燃烧模式和表面反应动力学参数等对燃烬度分布的影响。结果表明,炉膛出口煤粉颗粒燃烬度数值解与大部分测试数据吻合较好,煤粉颗粒燃烧后期灰分引起热退火抑制效应以及炉内局部烟气含氧量分布不均匀是引起模型误差的主要因素,所建立的燃烧和传热耦合模型与传统的炉膛分区段传热模型计算量相当,适合工程应用。     

基于AVL-FIRE的氢发动机燃烧过程分析

以嘉陵JH600小型汽油发动机为研究对象,在其基本结构的基础上通过在进气道处加装喷氢阀,搭建供氢系统等一系列装置,将其改装成燃氢发动机。运用三维制图软件SolidWorks建立了发动机主要部位的三维几何模型,然后在不同的初始温度、初始压力以及当量比条件下利用三维流体力学软件AVL-FIRE对氢发动机的压缩燃烧过程进行了CFD模拟计算。通过计算得出了氢发动机在不同条件下压缩和燃烧过程中的温度、压力的变化趋势,进一步分析了不同初始温度、初始压力以及当量比对氢发动机燃烧过程的影响,为解决氢发动机在实际运行过程中的异常燃烧问题提供了理论依据。     

利用振动加速度识别HCCI发动机燃烧始点

燃烧始点是均质压燃(Homogenous charge compression ignition,HCCI)燃烧控制的基本反馈参数,基于振动加速度信号对HCCI发动机燃烧始点的识别进行研究.建立295HCCI发动机有限元分析模型,基于模型模拟分析了缸盖表面振动加速度信号与缸内压力二次导数之间的关系,指出缸内峰值压力出现...     

航空发动机单头部低污染燃烧室试验研究

对航空发动机单头部矩形燃烧室进行了污染排放试验。设计了满足CAEP标准的燃气取样分析系统以及单头部燃烧性能试验系统,研究了单头部燃烧室不同的进口油气比对污染物排放和燃烧效率的影响规律。试验结果表明:在给定进口空气压力、进口空气流量和进口温度的条件下,随着进口油气比的增大,单位质量燃油产生的CO、NO和未燃碳氢均降低;而NO体积分数由于燃烧温度的增加越来越大;燃烧效率越来越高,燃烧更充分。     

利用余热制氢的乙醇发动机模拟计算

本文研究了一种利用发动机余热制取氢气的装置,并将该装置应用在乙醇发动机上,通过chemkinpro软件中的激波管模型计算该装置生成的重整气加入发动机以后对发动机燃烧的影响,采用乙醇燃烧反应机理,研究了压力升高、温度升高、热量释放、各组分的含量变化等情况,比较了纯乙醇燃烧和乙醇混合重整气燃烧的特性,结果表明重整气中的氢气可有效促使点火延迟时间变短,有利于发动机性能改进。     

调合生物柴油燃烧及颗粒物组分的试验研究

为深入研究不同比例调合生物柴油对发动机燃烧特性及颗粒物组分的影响,在一台单缸四冲程发动机上进行了调合生物柴油燃烧及颗粒物排放的试验研究。利用燃烧分析仪研究调合生物柴油对发动机燃烧过程的影响,利用热重分析仪(TGA)、气相色谱/质谱联用仪(GC-MS)研究调合生物柴油对颗粒物热重特性、挥发性有机物(VOCs)质量分数及有机可溶成分(SOF)和多环芳香烃(PAHs)组分的影响规律。研究表明:随着生物柴油掺混比的增加,发动机最高爆发压力及压力升高率峰值增加,压力曲线前移,预混放热率峰值随生物柴油掺混比增加而减小。与B0相比,燃用B20调合生物柴油,最高爆发压力增加了5.59%,对应的曲轴转角提前了3°CA。燃用调合生物柴油后VOCs及SOF组分略有增加,燃用B0、B5、B10及B20后颗粒物中VOCs组分的质量分数分别为12.28%、15.09%、23.06%和26.94%,SOF组分的质量分数分别为29.32%、32.08%、34.26%和35.67%,燃用B20后排放颗粒物中总PAHs降低了10.26%。     

喷油器与增压柴油机匹配的燃烧分析

在6108ZLQB柴油机上匹配了四种不同的喷油器进行燃烧分析试验,对比了不同的喷孔直径和喷孔数目对发动机燃烧过程及性能的影响.分析了燃烧的滞燃期和放放热率,结果表明:P6246喷油器可有效改善发动机的缸内燃烧,降低排气温度和烟度.     

燃烧加热污染空气对超燃冲压发动机性能影响研究

针对燃烧加热地面试验设备存在的工质污染问题,采用数值模拟方法研究了燃烧加热污染空气对氢燃料超燃冲压发动机性能的影响。以飞行马赫数Ma=6.5,当量油气比ER=0.6为计算基准状态,分别对纯净空气和污染空气来流下氢燃料超燃冲压发动机的整机流场和性能进行了对比计算分析。燃烧化学反应模拟采用了改进的H₂/O₂七组分八方程模型,湍流模型为标准的 k-ε模型,并采用直连式燃烧室试验数据进行了数值方法的验证。研究结果表明:(1)相对于纯净空气来流,污染空气来流下的超燃冲压发动机推力和比冲均有所下降。(2)采用酒精燃烧加热器的前提下,来流参数匹配静温、静压、马赫数时,发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而匹配总温、总压、马赫数时相差最大。(3)来流参数匹配总焓、静压、马赫数的前提下,采用氢燃烧加热器时发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而采用甲烷燃烧加热器时相差最大。 