汽油机燃烧过程模拟分析

建立了汽油机燃烧过程的双区和多区诊断及预测模型,其中包括火焰传播模型。在质量燃烧率的计算中,直接反映了紊流对燃烧过程的影响。编制了计算程序,进行了计算与试验对比分析,计算结果与试验结果两吻合良好。同时进行了变参数性能预测计算。     

汽油机工作过程的数值模拟

本文根据Benson等人提出的汽油机燃烧模型,考虑了燃烧室挤气面积对火焰传播速度的影响,对汽油机工作过程进行了数值模拟,并结合492Q型汽油机找出了紊流火焰传播速度因子与发动型转速的关系。所有计算结果都与实验结果或有关文献的计算结果、结论进行了对比,表明其模拟结果是合理的,所建立的汽油机燃烧模拟过程是可行的。     

用紊流卷吸燃烧模型计算研究点火时刻紊流参数对燃烧循环的影响

利用准维紊流卷吸燃烧模型计算研究了点火时刻气缸内紊流参数的变化对汽油机燃烧循环变动的影响。结果表明，点火时刻紊流强度u′及紊流长度积分标尺L的变动对汽油机燃烧循环变动均有很大影响，增大u′或L均有利于加快燃烧速度及火焰传播速度，缩短火焰发展期；u′或L的变动加大，燃烧循环变动也随之加大，其中，u′对燃烧循环变动的影响尤其大。     

汽油机燃烧过程热力模型计算的改进

本文对汽油机燃烧过程的热力模型进行了改进,在质量燃烧率的计算中直接反映紊流对燃烧过程的影响。假定压缩上止点前后的紊流场基本稳定,紊流强度是发动机转速的线性函数。以倒拖紊流场中紊流强度的实验值为基础,分别对解放CA30型汽油机和东风EQ6100型汽油机的标定工况燃烧过程进行模拟计算,并与实测示功图拟合。发现当转速一定时,对不同的燃烧室结构,燃烧过程的紊流强度值约为倒拖时的2～3倍。由此建立了相应的燃烧过程紊流强度计算公式。把该公式推广应用到上述两种机型其它工况的燃烧过程,计算结果与实测值基本一致。在热力模型中直接应用该公式预测紊流燃烧速度和质量燃烧率,不但可以提高热力模型的计算精度,而且使模型的应用更加方便,适于工程实际需要。此外还预测了点火正时和燃料当量比的变化对紊流燃烧速度、燃烧压力及燃气温度的影响。     

汽油机多区燃烧模型的建立及应用研究

建立了汽油机燃烧过程的多区诊断及预测模型，其中包括 氮氧化物生成模型，在质量燃烧率的计算中，直接反映了紊流对燃烧过程的影响，编制了计算程序，进行了变参数性能预测计算，将已燃区按规定分成若干小区，多区模型更能真实地描述缸内的燃烧现象。     

汽油机工作过程的数值模拟

本文根据Benson等人提出的汽油机燃烧模型,考虑了燃烧室挤气面积对火焰传播速度的影响,对汽油工作过程进行了数值模拟,并结合EQ6100发动机实测数据找出了紊流火焰传播速度因子与发动机转速的关系。实验表明模拟结果是合理的,建立的汽油机燃烧过程模拟是可行的。     

5个待定系数的修正韦伯函数在发动机多火焰区燃烧模型中的应用

提出了含5个待定系数的修正韦伯函数，并应用多元非线性回归技术确定这些系数，模拟了具有双火焰区燃烧模式和稀燃－速燃特性的汽油机射流燃烧系统燃烧室中混合气的燃烧特性，从而成功地借助示功图分离出对分析整个燃烧过程至关重要的各火焰区中的质量燃烧率和火焰速比等参数，构成了实用的附有双火焰区的三区准维燃烧分析模型。应用实例表明，该函数与多区模型相结合，将在火花点火发动机燃烧模拟中具有强大生命力。     

汽油机燃烧过程模拟计算及爆震预测

将计算焰前反应的化学反应动力学模型与燃烧模型及湍流火焰传播模型相结合,建立了含有碳氢燃料焰前反应的简易化学动力学模型的汽油机双区燃烧模型。用该模型能较好地模拟汽油机燃烧过程,并能实现爆震预测,研究影响爆震发生的诸多因素。采用此模型对４９２ Ｑ Ａ 汽油机进行模拟计算的结果与试验结果能较好地吻合,证明了该模型的可行性。     

汽油机射流燃烧系统火焰传播过程的研究

根据汽油机燃烧火焰电离原理，试制成功了一台火焰传播测试仪，由于火焰前锋内离子浓度的变化将引起电位差的相应变化，所以通过装在气缸盖上的传感器，可使仪器显示出火焰到达燃烧室中某一位置的时刻和燃烧的持续时间，如用微机采样，则可同时检测３２个点，也可以用示波器显示任一个传感器输入的电位差变化波形。用此仪器对４９２ＱＳ汽油机进行了火焰传播过程的测试，从中可看出射流燃烧系统燃烧过程的特点，有利于今后进一步改进     

甲烷/空气预混射流火焰的大涡模拟

在不同射流速度条件下,对甲烷/空气预混射流火焰进行了大涡模拟.甲烷/空气预混射流气体按化学当量比混合,计算采用两步简化反应机理和WALE亚格子湍流输运模型,3个算例下流场特征和火焰结构计算结果与前人实验结果一致,中心线轴向速度和温度场结果与实验数据相符.通过对不同Karlovitz数条件下甲烷/空气预混射流火焰结构进行分析,并计算Takeno指数,研究了湍流涡对预混火焰的影响.研究发现:在Ka100(Ka=37)条件下,预混射流火焰会出现预热区的增厚,放热区保持完整,湍流火焰保持为预混燃烧;在Ka100(Ka=112)条件下,湍流火焰进入分布反应区模式.Takeno指数显示,由于卷吸和小尺度涡的作用,湍流火焰出现局部的部分预混燃烧.甲烷/空气预混射流湍流火焰的大涡模拟证实了湍流火焰分布反应区模式的特点:未燃气体与燃后气体之间不再有明显的界面,火焰面模型不再适用;反应区增厚,放热区展宽,放热率降低;由于卷吸和小尺度涡对火焰的作用,湍流火焰局部出现部分预混燃烧;湍流火焰温度降低,放热区附近温度场趋向均匀.     

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。     

透过燃烧图像对汽油机湍流火焰分形特性的试验研究和模拟(英文)

汽油机湍流预混燃烧的火焰结构具有分形几何的自相似性.利用基于分形理论的燃烧模型对发动机的燃烧过程进行了模拟计算,并将计算结果与试验数据进行了对比.试验采用自行设计的以光学发动机和高速摄像机为核心的系统,通过对拍摄到的湍流火焰照片经过图像处理来获取火焰的分形维数、火焰面积、湍流火焰速度等特性参数.研究结果表明:试验结果和模型计算值吻合得较好,分形燃烧模型是一种有效的模拟发动机工作过程的手段,具有良好的预测精度.     

汽油机射流燃烧系统火焰传播过程的研究

根据汽油机燃烧火焰电离原理,试制成功了一台火焰传播测试仪。由于火焰前锋内离子浓度的变化将引起电位差的相应变化,所以通过装在气缸盖上的传感器,可使仪器显示出火焰到达燃烧室中某一位置的时刻和燃烧的持续时间。如用微机采样,则可同时检测３２ 个点,也可以用示波器显示任一个传感器输入的电位差变化波形。用此仪器对４９２ Ｑ Ｓ汽油机进行了火焰传播过程的测试,从中可看出射流燃烧系统燃烧过程的特点,有利于今后进一步改进此系统并实现一台性能更好的发动机。     

摩托车汽油机的爆燃预测研究

结合燃烧模型，湍流火焰传播模型以及化学动力学模型，建立了摩托车四冲程汽油机双区准维燃烧模型。运用该模型模拟燃烧过程，并进行爆燃预测。用此模型CUB100摩托车汽油机进行了计算，预测了CUB100提高压缩比后爆燃的发生。     

气道和燃烧室形状对汽油机缸内流场影响的计算研究

为探究气道及燃烧室形状对汽油机缸内流场的影响,以某1.4L多点进气道喷射(MPI)汽油机为研究对象,利用AVL-FIRE软件对原机进气道形状进行稳态数值模拟计算,并对原汽油机在2 800r/min最低比油耗工况点进气及燃烧过程进行瞬态数值模拟计算。基于计算结果对进气道及燃烧室形状进行优化设计,提出4种计算方案,对优化前后各计算方案的缸内速度场、湍动能场、火焰前锋面密度和瞬时放热率进行对比分析。结果显示:改进气道的滚流比明显高于原机气道;结合改进气道,进气侧凸起活塞能够更好地维持滚流;在点火时刻,改进气道结合进气侧凸起活塞这一计算方案的缸内湍流分布及湍动能优于改进气道结合大曲率凹坑活塞、原机气道结合原机活塞(压缩比12)与原机计算方案,点火后火焰传播速度最大,燃烧速度最快。优化进气道及燃烧室形状能够加强缸内气流运动,提高点火时刻缸内湍流强度,加速火焰传播,改善燃烧过程。     

缸内直接喷射式汽油机点火稳定性的数值分析

缸内直接喷射式汽油机的一个显著特点是依靠火花塞点燃喷入缸内的汽油油束。由于缸内混合气浓度极不均匀，所以其点火及火焰传播过程与普通均质燃烧式发动机有很大的不同。火焰核心的稳定形成及初始火焰发展对缸内的整个燃烧过程有极其重要的影响。本文利用二维两相混合模型模拟喷雾过程，利用一个详细的准维模型模拟火花塞的点火过程，并采用特殊处理方法使两个子模型相匹配，计算了缸内直接喷射式汽油机从喷雾到形成稳定火核的全过程，分析了多种因素对点火稳定性的影响，尤其是对涡流比、点火时刻和喷油定时之间的适当配合进行了模拟分析。计算结果对优化实验有明显的指导作用。     

一种建立通用的汽油机燃烧室几何模型的新方法—随机点法

本文运用概率统计的原理，用随机点法建立了一个适用于各种汽油机燃烧室的几何计算模型，可以方便而精确地计算球面火焰在燃烧室的传播过程。从圆筒形燃烧室中火焰传播过程的计算，证实了模型的有效性，运用该计算模型计算了ＣＡ６１０２汽油机燃烧室内火焰传播过程中火焰前锋面积、已燃区体积随火焰传播距离的变化关系。     

利用球面三角建立通用的汽油机燃烧室几何模型

本文利用球面三角学的基本原理,建立了一个适用于各种汽油机燃烧室的几何计算模型,可以精确地计算球面火焰在缸盖凹坑中的传播过程.从立方体燃烧室中火焰传播过程的计算,证实了模型的有效性,并利用该计算模型计算了C A6102汽油机燃烧室内火焰传播过程中火焰面积、已燃区容积随火焰传播距离的变化关系.