旋流燃烧室内丙烷湍流燃烧的数值模拟

提出并建立了丙烷湍流四步反应的温度脉动简化概率密度函数模型．应用该模型对旋流燃烧室内的丙烷湍流燃烧进行了数值模拟．计算中分别采用了Kiehne和Jones的两种丙烷四步反应机理．结果表明，基于Kiehne机理可得到与实验相符合的气体轴向与切向速度，轴向脉动速度均方根值和温度，以及氧气、二氧化碳、丙烷、一氧化碳与氢气体积分数的分布．     

旋流燃烧室内甲烷湍流燃烧的数值模拟

为合理考虑湍流-复杂化学反应的相互作用,建立了甲烷湍流四步反应的温度脉动简化概率密度函数(PDF)模型.应用该模型对TECFLAM燃烧室内的甲烷湍流旋流燃烧进行了数值模拟,得到了与实验相符合的气体轴向、径向与切向速度、温度、温度脉动均方根值及甲烷、氧气、二氧化碳与水蒸气质量分数分布.得到的一氧化碳和氢气质量分数分布与实验基本符合.     

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     

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。     

微燃烧室内甲烷燃烧的数值模拟

建立了微燃烧室中的湍流燃烧模型,采用FLUENT软件对微燃烧室中甲烷/氧气的燃烧特性进行了数值模拟,研究了甲烷/氧气的当量比为1时不同流量对微燃烧室内燃烧的影响。计算结果表明,随着混合气流量的增加,燃烧室内的温度升高,甲烷的质量浓度下降。     

燃气轮机燃烧室燃烧流场的数值计算

对某型燃气轮机燃烧室的燃烧流场运用FLUENT软件进行了数值模拟.在模拟过程中采用了标准k-ε湍流模型、"简单化学反应系统"模型和"快速化学反应"假设,用SIMPLE算法进行压力一速度耦合求解,分析了不同负荷情况对燃烧效率、出口平均温度、过量空气系数及火焰长度的影响.计算结果能够很好地反映燃烧室燃烧流动的特点,对预测燃烧室内的燃烧流动及燃烧室的优化有一定参考价值.     

旋流燃烧室内煤粉多相湍流流动与燃烧的数值模拟

提出了考虑湍流-颗粒反应相互作用的颗粒随机轨道模型,以此为基础建立煤粉燃烧综合理论模型并应用于旋流燃烧室内煤粉多相湍流流动与燃烧的数值模拟.模拟结果给出了气相温度场、速度场与温度脉动均方根值分布、颗粒相温度场、速度场与表观密度场以及颗粒瞬时温度与质量随时间的变化.研究表明,考虑湍流-颗粒反应相互作用对气相与颗粒相温度场的模拟结果有一定的影响,使气相温度分布与实验数据更为接近.     

分级进风旋流燃烧室内湍流燃烧的数值模拟

应用考虑湍流-化学反应相互作用的代数二阶矩-概率密度函数(PDF)湍流燃烧模型,对分级进风旋流燃烧室内两组工况下的甲烷湍流燃烧进行了数值模拟,得到的二氧化碳浓度和气体轴向脉动速度均方根值分布与实验数据相符合,得到的气体轴向和切向速度、轴向一切向脉动速度关联量、温度和氧气浓度分布与实验数据基本相符合.研究结果表明,选取适当的二次风率可以起到优化燃烧过程的作用.     

某重型燃气轮机环型燃烧室的数值模拟

参考现有某重型燃气轮机环型燃烧室,运用FLUENT软件对其喷嘴结构及燃烧室部分进行三维数据模拟及分析,通过数值模拟分析燃烧过程速度、压力、温度等变量的分布规律,以及对燃烧室不同截面的流场分布规律的分析,特别是对主要区域各关键截面的流场分析,从而判断出燃烧室设计的合理性,为进一步优化燃烧室的结构设计、改善流场结构奠定基础.     

湍流燃烧模型在燃气轮机燃烧室模拟中的运用与对比

利用Fluent商业软件,对燃气轮机燃烧室C16H29非预混燃烧流场进行数值模拟。针对燃烧室的额定工况,分别采用简单概率密度函数模型、涡耗散模型、涡耗散概念模型的2步反应和5步反应过程,对湍流燃烧流场进行对比数值分析,同时,考察燃烧室Thermal和Prompt NOx排放性能。通过比较发现,有吸热反应过程的EDC-5步模型所得流域内燃烧区温度较低;出口温度均匀性最好,最大不均匀度28%;NOx排放量最少。结果表明,该模型能够更合理地预测燃烧室的流场分布。     

涡流燃烧室碰撞喷雾模拟分析

应用FIRE软件,对一种吊钟型涡流室式柴油机的压缩、喷雾过程进行模拟,考察气流运动、喷雾方向对混合气形成、分布、扩散过程的影响.对于喷雾过程,主要通过缸内的燃空当量比分析了燃油的分布情况;由油滴在涡流室内的粒径云图观察喷雾的形态.模拟结果表明:涡流室内强烈的气流运动对燃油的雾化作用很大,由于气流的阻尼作用,油滴不断破碎...     

空气旋流强度对气泡雾化喷雾流场及火焰的影响

对不同空气旋流强度下气泡雾化喷嘴出口下游喷雾流场特性及燃烧特行进行了诊断与分析.随着空气旋流强度的增加,喷雾锥角明显增大,颗粒的轴向平均速度有所降低,而速度分布趋势则由单峰分布逐渐转变为双峰分布.同时,径向和切向的平均速度都有所提高,速度脉动加强,气、液两相之间的混合趋于强烈.空气旋流强度对油雾的燃烧过程影响显著,随着旋流数S的增大,油雾火焰的湍乱程度加强,火焰长度缩短,火焰表面皱褶和旋涡的尺度有所减小.空气旋流强度过小或过大,都将导致燃烧状况恶化;在S=1.2时,燃烧产物中的cxHy、CO和NO 的体积含量均达到较低的水平.     

利用混合破碎模型对涡流室内喷雾过程的三维数值模拟

利用已开发的大型流体计算软件包ＥｎｇｉｎｅＣＦＤ－Ⅱ对涡室式柴油机内的喷雾过程进行了三维数值模拟。作借鉴ＷＡＶＥ破碎模型的优点,进一步完善了ＴＡＢ破碎模型,使用混合模型来描述不同阶段的油滴破碎过程。模拟结果与试验数据基本一致。     

有限流沿燃烧室内喷雾撞壁过程的数值研究

作者应用STAR—CD软件对有限流沿燃烧室内喷雾撞壁过程进行了数值研究，发现在活塞接近上止点时，因为缸内温度较高，所以在喷雾到达燃烧室壁面时，大部分液滴已经蒸发，这样基本上没有液滴与壁面的相互作用，所以撞壁模型的选取对计算结果的影响不大。同时也验证了限流沿可以使燃油从壁面剥离。     

涡流室式柴油机油滴破碎和喷雾碰壁的三维数值模拟

根据不稳定性理论,将燃烧室中油滴破碎过程分为ＫＨ不稳定破碎和ＲＴ不稳定破碎;根据Ｗｅｂｅｒ数将喷雾碰壁过程分为粘附、反弹粘附和飞溅附壁射流３ 种模式,建立了油滴破碎和喷雾碰壁的数学模型。根据油滴破碎模型计算所得的喷雾贯穿距离和ＳＭＤ值同试验结果相一致,喷雾碰壁模型计算所得的油滴位置图形与高速摄影结果相一致。将已被试验验证后的模型应用于涡流室式柴油机中, 计算了涡流室内喷雾的发展过程,计算结果与高速摄影结果吻合良好。     

燃烧室压力对燃油喷雾和燃烧的影响研究

采用CHAMKIN模拟分析燃烧过程,基于自行设计的可视化定压燃烧系统试验研究燃烧室压力对燃油喷雾和燃烧的影响。结果表明:随着压力的升高雾化效果逐渐变差;进气旋流可以改善雾化效果;如果进气旋流是高温气体,则改善情况更明显。压力的增加仅加快了反应速率,缩短了着火延迟时间,并没有引起着火过程中温度的很大变化。随着燃烧压力的增加,火焰逐步向燃油喷嘴处移动,可通过提高烟气卷吸率增强气旋效果,使火焰更长,燃烧更均匀,避免烧坏油头及燃烧室内部分温度过高等不良后果。     

多孔介质燃烧室内湍流流动及燃油喷雾的数值模拟

以多孔介质发动机为背景,用数值模拟方法考察气缸内加入多孔介质蓄热体后对燃烧室内湍流流场及混合气形成的影响.计算基于Antohe和Lage的适用于多孔介质的k-e模型,其中引入了Darcy项和Forchheimer项.对燃油喷雾在自由空间和多孔介质组成的燃烧室内的流场进行了数值计算.计算结果表明,多孔介质对燃油液滴与空气的混合过程具有重要的影响,多孔介质内的流场作为一个局部流场和整个燃烧室内流场发生相互作用.Darcy项和Forchheimer项均对湍能起阻尼作用,从而降低多孔介质内的湍能水平.这种阻尼作用随多孔介质渗透率的减小而增大.为检验数值模型的合理性,针对文献中的实验条件进行了相应的数值计算,计算结果与实验结果吻合良好.     

涡流室式柴油机冷起动时的准维燃烧模拟计算

从实测示功图的形状可知,涡流室式柴油机在冷起动过程中存在3种典型的非稳态过程：V型、W型和Y型。在试验研究的基础上,首次建立了涡流室式柴油机冷起动时非稳态过程的准维模型,分别计算和分析了3种不同燃烧过程主、副燃烧室中的放热特性及排放生成情况,以期为进一步改善涡流室式柴油机的冷起动性能打下基础。     

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。     

直喷式柴油机涡流室燃烧系统的模拟与试验研究

为改善直喷式柴油机缸內的喷雾分布特性及混合气形成质量,从加强燃烧室內的气流运动角度出发,提出了直喷式涡流室燃烧系统,应用AVL FIRE软件对缸內混合气形成过程进行了数值模拟研究,并在单缸四气门135柴油机上进行了初步性能试验.结果表明:直喷式涡流室燃烧系统能够有效提高缸內混合气均匀性,从而改善燃烧;使用4×0.36×150°油嘴在供油提前角为7℃A时要低于10℃A时的N0x和碳烟排放.