柴油机喷雾夹角对缸内三维流场的影响

运用CFD软件对直喷柴油机燃烧室中的喷雾及燃烧过程进行数值计算,考察了不同喷雾夹角下缸内三维流场及NOx排放的差异,并将计算结果进行了对比分析。结果表明喷雾夹角的增加使凹坑内的空气利用率变差,并使得燃烧高温区域更加接近气缸壁面以及缸盖平面;喷雾夹角的减小使燃烧过程中生成的NOx排放增加并增加了喷油器的热负荷。     

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。     

柴油机喷雾蒸发混合和燃烧的数值模拟

应用一个准维多区模型对柴油机喷雾的蒸发、混合和燃烧进行了数值模拟,提出了求解燃油蒸发过程的油滴直径瞬时变化的简单代数方程,考虑了碰壁对喷雾射流贯穿的影响。并对一台直喷式柴油机的燃烧过程进行了计算,计算结果与试验值符合较好。     

喷束夹角变化对柴油机燃烧过程影响的研究

以CFD软件为计算平台,数值模拟研究1105型直喷式柴油机不同喷束夹角的燃烧过程,预测了喷束夹角变化对动力性能和排放性能的影响。结论显示:喷束夹角减小,可以提高缸内平均压力和平均温度,改善燃烧室内温度场分布,但同时使NOx和CO的排放增加。因此,喷束夹角的选择需要均衡柴油机动力性和排放性两方面的因素。     

直喷式柴油机喷雾碰壁燃烧过程的计算机模拟

本文以实验和计算机模拟的结果为基础,略去壁面区域复杂的传热、传质及蒸发等物理过程,在汽态喷雾的假设下,建立了以模拟直喷式柴油机喷雾碰壁燃烧过程的燃烧率、NO形成过程为目的数学模型.通过计算结果与实验的比较证明,在汽态假设下,合适的构造子模型可以对该燃烧过程做出模拟.     

燃油系统参数对柴油机燃烧及排放影响的研究

采用CFD数值模拟方法研究了柴油机燃油喷射系统参数--喷孔直径、喷雾夹角等对柴油机燃烧过程及排放的影响.研究结果表明,喷孔直径对缸内速度场影响较大,较小的喷孔直径可以促进缸内充量的混合.喷孔直径越小,缸内高温区域出现越早,而且高温区域范围越大.随着喷孔直径的减少,碳烟排放降低,Nox排放升高.改变喷雾油束夹角对缸内压力和温度影响不大,但是影响到喷雾油束的落点位置.落点位置过高,则油束喷入气缸余隙较多,燃烧质量较差,生成较多碳烟;落点位置过低,则油束喷到燃烧室凹坑底部,导致油滴沉积在温度较低的燃烧室底面上,碳烟排放恶化.     

柴油机喷雾过程的相似模拟

从理论上分析了柴油机喷雾过程的相似模拟;在较低的缸内压力、采用“模拟燃料”以及对应的喷孔直径条件下,导出了模拟实际柴油机喷雾过程的相似模拟条件。在实际柴油机的实机和模拟工况下,采用正戊烷、正己烷作为模拟工况的模拟燃料,模拟实际柴油机的工况。采用瞬时取样技术与双曝光全息干涉法,分别对实机工况与模拟工况喷雾过程进行定量测定,验证了本文所导出的相似模拟条件     

直喷式柴油机喷雾碰壁混合的三维数值模拟及实验研究

本文介绍了利用气体流动燃油喷雾混合的大型微机化软件包ＣＦＦＳＭ进行的多种形态喷雾碰壁混合过程的三维数值模拟。为了验证理论工作的精度,进行了必要的实验研究。     

柴油机TR燃烧系统的数值模拟

为了改善柴油机的油气混合过程,开发了TR燃烧系统。该系统在原机ω型燃烧室的基础上增加壁面导向圆弧,配合锥面4×Φ0．36十垂直中心喷孔1×Φ0．20喷油器。以对TR燃烧系统的可视化研究为依据,应用STAR-CD软件对其喷雾混合过程进行三维数值模拟。结果表明导向圆弧形成的二次射流增加了空气卷吸和油气混合空间。中孔油束与中心凸台碰撞形成的盘状喷注同样也增加了中心处的油气混合;TR燃烧系统具有较少的燃油附壁质量并存在多处大小不同方向各异的漩涡,加速了油气混合。台架试验表明：TR燃烧系统在中低负荷时排放烟度低于0．1 BSU,全负荷时低于0．4 BSU。推迟供油提前角至11℃A时,NO_x排放大幅度降低,浓度为203×10~(-6)～776×10~(-6),烟度在0．3～0．6BSU之间。试验表明TR燃烧系统在降低柴油机排放方面具有较大的潜力和应用前景。     

柴油机喷孔夹角对燃烧过程的影响

本文建立了某四缸增压直喷柴油机的三维模型,研究喷孔夹角α对燃烧过程的影响,分别选取α=140°、α=150°和α=160°三种喷孔夹角模拟计算。研究结果表明:喷孔夹角α对燃油的空间分布影响很大。喷孔夹角α=140°时,过多燃油进入燃烧室底部,略微提升动力性的同时造成NOx和Soot的排放升高;喷孔夹角α=160°时,会造成大量燃油进入余隙容积,动力性下降,NOx和Soot的减少。综合考虑各种因素,本文选取的最佳喷孔夹角α=150°。     

闪急沸腾喷雾场粒度分布规律及燃烧特性的研究

用激光全息术对闪急沸腾喷雾场的粒度分布进行了测量研究。结果表明,与常温喷雾相比,闪急沸腾喷雾具有粒子平均直径小,轴向、径向分布均匀等特点。在一台单缸机上,采用闪急沸腾喷雾方式进行了燃用柴油和煤化油的试验研究。与常温喷雾相比,闪急沸腾喷雾燃烧方式可大大降低柴油机的碳烟和油耗率。用这种燃烧方式燃用煤化油的结果表明,闪急沸腾喷雾燃烧方式在柴油机燃用低十六烷值燃油方面具有巨大的潜力。     

直喷式柴油机燃烧室中喷雾的分布预测

本文介绍了三维准稳态喷雾模型。该模型是根据Dent~[1]二维平面准稳态喷雾模型,同时考虑缸内涡流和挤流的综合作用而建立的。其目的是为了预测在涡流和挤流作用下喷雾的分布。涡流和挤流强度可根据进气道稳流试验结果预测得到~[2]。本研究以高速直喷式6135柴油机为例,预测了喷雾的分布规律,将预测的喷束冲心线轨迹和可见廓线轨迹与实机的喷雾摄影作了比较,两者较为吻合,从而为研究直喷式柴油机的燃烧模型和性能提供了工具。     

柴油机高密度-低温燃烧的数值模拟

从柴油机燃烧过程控制的思想出发,解释了高密度-低温燃烧概念的内涵.数值模拟结果表明,高充量密度在提高热容方面与EGR具有相同的作用.因此,低温燃烧使用较低的EGR率时就能实现很低的NOx和碳烟排放;另外,高充量密度促进了燃空混合率,特别是促进了燃烧后期的混合速率,极大地缩短了燃烧持续期,提高了指示热效率,高密度-低温燃烧的这一特征对柴油机高负荷和全负荷下实现高效、低排放运行具有突出的优势.研究结果还显示,充量密度对燃烧过程参数的影响是多重的,不同于传统柴油机燃烧.     

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。     

可变气门正时对柴油机缸内流动和燃烧的模拟研究

运用多维燃烧模拟程序KIVA-3V对4102BZLQ柴油机进行了模拟,通过改变气门正时(负气门叠开角NVO)和气门升程,研究了三种情况下缸湍流强度、涡流比和滚流比这些气体流动参数的变化规律和对缸内压力、温度、温度分布等燃烧参数的变化规律。计算结果显示,随着负气门叠开角的增加,残余废气量增加,最高燃烧压力和温度都有减小趋势;进气冲程湍流强度、涡流比和滚流比都减小,而压缩冲程变化比较复杂,但是温度分布变得不均匀。     

燃油撞击对柴油机混合气形成及其燃烧过程影响的研究

介绍了具有油束撞击效应的轴针式喷油器在不同柴油机燃烧系统中的应用。试验结果表明,当这种喷油器运用于涡流室式柴油机时,可以起到降低发动机燃油消耗与排气烟度的作用;运用到直喷式燃烧系统时,发动机的运转正常,起动方便,但目前还存在燃油消耗率和排气烟度高的不足。此外,还详细介绍了这种轴针式喷油嘴产生的不同形式的碰撞效果对直喷式发动机性能影响的研究结果。     

LPG／柴油双燃料发动机燃烧特性的研究

对柴油/LPG双燃料发动机不同工况下的燃烧百分率和燃烧率进行了计算。分析了双燃料发动机的燃烧特性,找出了实现最佳燃烧所对应的引燃油量。计算了双燃料发动机最高燃烧压力循环变动,找出了它随引燃油量变化的规律。为合理组织燃烧过程提供理论依据。     

柴油机燃烧压力振荡的理论分析

本文在大量的实验基础上,抽象出一简化数学模型,采用线性化方法,得出理论解。理论分析结果揭示了柴油机燃烧压力振荡的本质、衰减规律及主要影响因素。