燃烧室几何形状对柴油机燃烧过程影响的数值模拟研究

通过工作过程模拟程序确定柴油机工作的初始边界条件,并运用CFD程序研究不同径深比燃烧室对混合气形成、燃烧及排放的影响。结果表明,三维模拟的示功图和放热率与实测结果基本吻合;径深比较小的ω1燃烧室在喷油过程中有强烈的燃油蒸汽撞壁现象,恶化了碳烟排放;径深比较大的ω1燃烧室在喷油初期的燃油分布相对不均匀,燃烧室局部存在高温富氧区,造成NOx排放偏高;将工作过程模拟和三维模拟相结合,能更精确地分析发动机工作过程,排放的计算值与实测值在趋势上有较好的一致。     

CA6DL1—30柴油机燃烧室改进的模拟与实验研究

为研究燃烧室形状对柴油机燃烧和排放性能的影响,应用大型通用CFD软件STAR—CD程序对3种不同形状的燃烧室内燃烧过程进行了多维数值模拟计算,研究了不同的燃烧室形状对缸内气流运动以及缸内燃烧温度和排放的影响,并通过实验验证了计算模型的正确性。     

喷油定时和燃烧室形状对柴油机燃烧及排放的影响

在保持压缩比不变的条件下,设计了3种不同径深比的燃烧室,并采用CFD数值模拟方法研究了喷油定时和燃烧室形状对柴油机燃烧过程、碳烟和NOx排放的影响.结果表明,随着喷油的推迟,各燃烧室NOx排放均呈下降趋势,碳烟排放则有所增加,尤其是缩口较小的燃烧室,其碳烟生成较多而氧化速率却很低,因此碳烟排放较高.此外,缸内温度为1500～2400K的区域是碳烟生成的主要区域,温度过低不利于碳烟的生成,而较高的温度会促进已生成碳烟的氧化.     

不同口径比和径深比燃烧室工作过程分析

不改变燃烧室体积，通过改变燃烧室的口径比和径深比，对柴油机工作过程进行了模拟计算。燃烧模型取4步简化动力学模型，湍流模型取修正κ-ε模型。计算区域除气缸和燃烧室外，还包括进、排气支管。计算结果表明，随着口径比的减小，缸内挤流强度增加。对于空间雾化燃烧的直喷式柴油机，将燃烧室结构设计成油注形状，可以利用燃烧波在燃烧室内产生较大尺度的垂直涡流，有利于增强燃油喷射效应，从而提高油气与空气的均匀混合质量，提高柴油机的经济性，同时也有利于降低NO排放。     

不同口径比和径深比燃烧室工作过程分析

不改变燃烧室体积,通过改变燃烧室的口径比和径深比,对柴油机工作过程进行了模拟计算。燃烧模型取4步简化动力学模型,湍流模型取修正k-ε模型。计算区域除气缸和燃烧室外,还包括进、排气支管。计算结果表明,随着口径比的减小,缸内挤流强度增加。对于空间雾化燃烧的直喷式柴油机,将燃烧室结构设计成油注形状,可以利用燃烧波在燃烧室内产生较大尺度的垂直涡流,有利于增强燃油喷射效应,从而提高油气与空气的均匀混合质量,提高柴油机的经济性,同时也有利于降低NO排放。     

燃烧室开口形式对475柴油机性能影响研究

柴油机燃烧室不同形状对气流运动、燃烧过程以及排放具有较大影响.针对475柴油机,运用AVL-FIRE软件对3种不同开口(缩口型,直口型以及开口型)形式的ω型燃烧室建立燃烧仿真模型并进行了仿真分析.对3种形状燃烧室的平均压力、平均温度、平均湍流动能、放热率、累计放热量、平均碳烟质量分数、平均NOx质量分数等参数进行对比分析.结果表明,缩口型燃烧室能够形成较大的湍流运动,使得燃烧迅速,碳烟排放量减小,NOx的排放相比原直口型燃烧室增加量不超过10％.本研究可以为475柴油机燃烧室的设计提供理论参考.     

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.     

4102直喷柴油机燃烧系统的匹配研究

为满足排放升级的要求,对4102型柴油机的燃烧室、进气系统和燃油系统进行匹配研究。在原机活塞和缸盖的基础上,设计不同构造的燃烧室和不同涡流比的气道。利用CONVERGE软件,仿真分析不同径深比的燃烧室模型、不同涡流比的缸盖气道模型以及喷油器孔数和夹角等各种因素对柴油机排放的影响,通过试验对比确定最佳的匹配参数。结果表明,径深比为2. 86的ω型燃烧室活塞、气道涡流比1. 5的缸盖、155°喷射夹角的6孔喷油器适用于该型柴油机燃烧系统。改进设计的柴油机满足非道路国三排放标准要求且具有较好的经济性。     

燃烧室形状对柴油机燃烧和排放影响的数值研究

对相同压缩比的3种燃烧室进行了三维数值计算,分析了燃烧室形状对柴油机燃烧过程、NOx和soot在缸内的分布区域形成的原因,进一步用Φ-T图研究了3种燃烧室在不同时刻对NOx和soot的影响。结果显示:敞口燃烧室更有利于混合气的形成和燃烧,NOx和soot排放低于直口和缩口燃烧室。     

进气参数及燃烧室结构对LNG发动机排放性能的影响

以L23/30A发动机为研究对象,研究了不同进气参数及不同燃烧室几何形状对缸内燃烧特性对柴油机性能及排放的影响。研究结果表明:随着进气压力的增大和燃烧室过渡圆深度的加深,缸内挤流作用加强,油气混合均匀,缸内燃烧充分,降低了soot及NO_x的生成;减小燃烧室的缩口直径及提高进气温度,缸内湍流分层严重,滞缓了缸内涡团的破碎与聚合,局部油气分布过浓燃烧不完全,导致局部温度、压力过高,诱发燃烧过程中soot及NO_x的生成。因此,在加深燃烧室过渡圆深度的前提下,通过提高低温燃烧的进气压力,可以改善发动机的燃烧特性。     

Analysis of different combustion chamber geometries using hydrogen / diesel fuel in a diesel engine

ABSTRACT

In this study, the effects on combustion characteristics and emission were investigated in a direct injection diesel engine. In experimental and numerical studies, the engine was operated at 2000 rpm. The analyzes were made in the AVL-FIRE ESE Diesel part with Computational Fluid Dynamics (CFD) software. Standard combustion chamber (SCC) and Modified combustion chamber (MCC) geometry were compared in the modeling. By means of the designed MCC combustion chamber geometry, the fuel released from the injector was directed to the piston bowl area. Therefore, the mixture was homogenized and the combustion had been improved. In addition, the evaporation rate of the mixture increased with the MCC geometry. Also, lower NO and CO emissions were obtained with the MCC model compared to the SCC model. On the other hand, diesel fuel and mass 5% hydrogen fuel was used into diesel fuel as fuel in the study. The combustion process was investigated using hydrogen in different combustion chambers. The use of hydrogen as additional fuel resulted in higher combustion pressure, temperature and NO emissions. Compared to SCC type combustion chamber in the MCC type combustion chamber used diesel fuel, CO emission decreased of 6% and 3% for hydrogen-added mixture fuel. Also, compared to SCC type combustion chamber in the MCC type combustion chamber used diesel fuel, NO emission decreased of 11% and 32% for hydrogen-added mixture fuel. Moreover, flame velocity, heat release rate and flame propagation increased with the addition of hydrogen fuel.     

对置活塞发动机侧置燃烧室性能仿真研究

为解决使用中心浅坑燃烧室的对置活塞发动机燃油湿壁、挤流强度低、燃烧室中心混合气过浓等问题,提出对置活塞发动机侧置燃烧室方案,对侧置ω燃烧室和侧置侧卷流燃烧室性能进行研究.使用侧置燃烧室时气口开闭相位的改变会导致发动机指示功率降低,采用GT-Power建立发动机性能仿真模型,通过改变气口参数解决了由于换气过程差异导致的侧...     

船用中速柴油机性能的优化研究

为提升燃油系统电控化改造后4190ZLC-2船用中速柴油机的经济性能和排放性能,开展了燃油系统多参数优化试验;利用AVL FIRE软件对试验得到的经济性最优匹配参数下的柴油机高压工作过程进行了仿真计算;通过对燃烧室内三位流场的分析,提供进一步提高喷油压力和修改燃烧室形状的方案;再利用仿真计算得到喷油压力进一步提高后较优的燃烧室匹配方案。研究结果表明:喷油压力提高后,柴油机总体性能提高;为适应喷油压力的提高,燃烧室的深度和开口直径分别应该减小和增加,但燃烧室的深度太浅会造成燃烧不完全,导致油耗率上升。研究结果为该柴油机的燃烧系统改进提供了理论依据。     

火花点火发动机碗形燃烧室的设计与研究

本文介绍了在同一台单缸汽油试验机上分别采用浴盆形和压缩比不同的碗形燃烧室进行动力性、经济性、排放指标和燃烧过程分析的对比试验研究。结果表明，采用碗形燃烧室，发动机的总燃烧期缩短，循环变动下降，适合采用较高的压缩比。在排放指标大致相当的条件下，动力性改善，节油效果达１０％以上，具有良好的实际应用价值。在国产汽车发动机向小缸径、高转速、高压缩比的方向发展时，采用碗形燃烧室将会取得良好的效果     

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。     

水反应金属燃料发动机二维多相燃烧数值模拟

水反应金属燃料发动机系统构型研究需要以燃烧数值模拟作为研究基础．基于FLUENT软件,建立了水反应金属燃料发动机内多相湍流燃烧仿真模型,开展了二维轴对称数值模拟研究．计算研究和分析表明,燃气发生器加补燃室结构的水反应金属燃料发动机流场结构复杂;喉径变化对液滴掺混效果、金属颗粒燃烧效率和液滴蒸发效率影响显著．     

缸内空气运动对直喷式柴油机喷雾特性影响的研究

本文采用高速摄影，利用激光衰减法，研究了小型直喷式柴油机缸内燃油雾特民生，特别是在缸内空气运动对燃油喷雾特性影响方面，进行了比较详细的研究，研究结果表明，在柴油机狭小的燃烧室内，自由喷雾得不到充分发展便得快与燃烧室壁面发生碰撞，故油束的锥角比较小，燃油的密集程度比较高，受空气涡流吹拂而发生弯曲的程度很小，较强的空气涡流会降低喷雾的贯穿速度。     

小型直喷式柴油机缩口型燃烧室的设计与研究

在4100型直喷式柴油机上，为改进的进气系统和供油系统匹配设计了几种不同形状的缩口型燃烧室，研究了燃烧室形状对柴油机性能的影响。试验结果表明，体积较大的球形底台的缩口燃烧室能促使油-气混合，改善燃烧过程，有利于实现柴油机的动力性、经济性和排放指标的良好折中。     

柴油机燃烧室流场三维数值模拟分析

柴油机燃烧室的设计,通常以经验设计为主,要通过实机实验,比较得到较优燃烧室形状,周期长,费用高。本文通过模拟不同形状燃烧室内的三维流场,分析缸内气流运动规律,评述了不同燃烧室形状的优缺点。