缸内直喷天然气射流混合过程的数值模拟

采用数值模拟的方法,研究了天然气缸内直喷自由射流、撞壁射流以及涡旋结构在直口、缩口和敞口3种燃烧室形状中的形成过程,并在此基础上设计了适用天然气缸内直喷混合气形成的新型燃烧室.结果表明:采用较小的喷射夹角可以改善射流撞壁过程,提高混合气形成质量;喷射夹角为80°时,缩口燃烧室中,附壁射流脱壁后涡旋结构中燃料不易扩散,天然气混合速度较低,直口燃烧室和敞口燃烧室天然气混合速度接近.3种燃烧室形状中天然气射流混合过程会经历3个重要转折点:自由射流撞壁、附壁射流脱壁以及涡旋结构生长和扭曲阶段,其中在涡旋结构生长和扭曲阶段气体燃料与空气快速混合.最后,根据天然气射流在缸内混合过程设计出脱壁型燃烧室(SACC),大大增加形成可燃混合气的燃料比例,并能提高混合气的均匀度.     

进气道和燃烧室形状对大缸径天然气发动机缸内流动和燃烧的影响

为了提升采用当量燃烧的大缸径天然气发动机的指示热效率,提出了组织弱涡流、强滚流、高湍流强度的缸内气流运动的理念,据此设计了不同形状的进气道和燃烧室,并采用三维数值模拟的方法研究了进气道和燃烧室形状对缸内流动和燃烧的影响.研究发现:与原机相比,当将原螺旋进气道改为直进气道并配合原缩口型、新的直口型、敞口型和半球型燃烧室时...     

满足国-IV排放的电控稀燃天然气发动机燃烧系统开发

针对电控单点喷射稀燃天然气发动机燃烧系统进行了开发研究.在原柴油机上加装了电控系统、天然气供气系统和点火系统,并对燃烧室结构和凸轮轴参数进行了优化设计,以适应稀燃天然气发动机的要求.研究了燃烧室形状、压缩比和凸轮轴型线、配气相位对天然气发动机性能和排放的影响,确定了最终的匹配方案.结果表明:采用优化设计的无气门重叠角凸轮轴和压缩比为11的直口碗形燃烧室,所开发的天然气发动机具有良好的动力性、经济性,安装氧化型后处理器的排放结果达到国-IV排放法规要求.     

WT615增压CNG电喷发动机燃烧特性数值分析

以WT615 CNG发动机为模拟研究对象,采用KIVA-3V软件建立了多维软件计算模型,并验证了模型的准确性。在此基础上研究了主要结构参数——燃烧室形状对燃烧特性和整机性能的影响。研究表明,直口形燃烧室的动力性、经济性能最好,更加适用于该天然气发动机,但排放性能有待提高;缩口形燃烧室的整机性能次之,碗形燃烧室的动力性和经济性则较差,后燃现象严重,不适用于天然气发动机。     

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。     

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.     

满足国家第Ⅳ阶段排放标准天然气发动机的开发

针对用于城市道路交通的单一燃料稀燃天然气发动机进行了深入研究.通过多维燃烧数值模拟计算,设计出直口碗型燃烧室;通过一维燃烧数值模拟设计计算,设计出0°CA气门重叠角的配气相位;通过气道稳流试验设计出较原柴油机涡流比低15%的进气道.通过对进气空气量的控制设计、燃气供气量的控制设计和点火控制设计进行了满足高排放要求的控制系统设计.通过对适应火花点火天然气发动机燃烧过程的燃烧系统设计、燃烧系统的试验研究、工作过程的优化研究、发动机控制策略的研究,开发出了满足国家第Ⅳ阶段(国Ⅳ)排放标准的火花点火稀燃天然气发动机.     

直喷式柴油机燃烧室廓形匹配油束夹角的数值模拟研究

应用CFD软件Fire对某大功率直喷式柴油机缸内工作过程进行了多维模拟,研究了扩口、缩口和直口三种不同燃烧室廓形时油束夹角对油束落点位置、燃油分布和燃烧性能的影响。引入油束锥台匹配比的概念建立油束夹角与燃烧室中央锥台角度之间的关系,从而达到减少匹配参数数量的目的。结果显示：对于各种类型的燃烧室廓形均存在最佳油束锥台匹配比使得发动机的动力性能最优,缩口和直口燃烧室的最佳油束锥台匹配比接近（约为1.06）,扩口燃烧室的最佳油束锥台匹配比要略大于缩口和直口燃烧室（约为1.138）。     

燃烧室形状对柴油机性能影响的研究

为研究混合气的形成状况和燃烧质量，探索燃烧室形状对柴油机性能的影响，本文应用STAR—CD程序对不同几何形状的燃烧室内的燃油雾化、燃烧进行三雏数值模拟。计算结果表明，燃烧室的形状对燃烧过程有着重要影响。缩口燃烧室具有较大的挤流强度，较长的涡流持续期，较合理的涡流分布，更有利于混合气的形成，可以进一步加速扩散燃烧，产生较高的缸内压力和温度，具有最好的燃烧性能。直口燃烧室燃烧性能相对较差，敞口燃烧室的最差。但是缩口燃烧室的热应力较大，残余废气不易排除，实现增压比较困难。     

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。