二冲程发动机扫排气道—缸内系统三维瞬态数值模拟研究

对倒拖工况下的K100二冲程摩托车汽油机扫排气道－缸内系统流场进行了三维瞬态数值模拟研究。通过计算发现,整个扫气阶段的缸内流场是 由三维回流组成的。扫排气道－缸内系统流场是扫气气流以射流形式从周向与缸内气体混合并同时以类似类似环抱的形式将废气向排气口推挤,前类似于“完全混合”,后类似于“完全置换”。计算结果表明,数值模拟方法是分析复杂区域流场的有效方法。     

HCCI甲醇发动机燃烧过程三维数值模拟

以AVL-FIRE作为三维瞬态模拟软件,对HCCI甲醇发动机在1500、3000和5000r/min三种工况下燃烧过程进行了数值模拟。结果表明:这三种转速下燃烧过程混合气的速度和浓度分布相似;转速越高,火焰前锋的速度越大,燃烧越迅速,而缸内混合气当量比越小。结果还表明:在排气门开启时刻缸内未燃甲醇的量较高,碳烟的排放量很低,小于1×10-9。计算结果可为HCCI甲醇发动机的燃烧和排放性能改善提供一定的理论依据。     

微燃烧器内甲烷催化燃烧的数值模拟

联合使用CFD软件、FLUENT和化学反应动力学软件DETCHEM对甲烷—空气混合物在有逆流换热的微燃烧器内的催化燃烧进行了数值模拟。计算中只考虑了甲烷在催化表面上的反应。燃料一空气混合物的当量比为0．4,燃烧器外壁面分剐采用等温边界条件和与环境的对流换热边界条件,并比较了这两种边界条件对可燃混合气燃烧的影响。计算结果表明,催化燃烧可以实现常规方法无法实现的甲烷低温、高效转变。     

二冲程发动机换气过程的有限体积法数值模拟

采用有限体积法开发了在任意欧拉-拉格朗日（ALE）框架下三维非定常流体流动的数值模拟程序。利用该程序对二冲程发动机换气过程中的气体流动情况进行了数值模拟，并给出了二冲程发动机工作过程中不同曲柄角度时的气流速度分布，结果显示该程序对于定量研究工程技术问题中复杂几何体内的流体流动，有着良好的普适性和实用性。     

氢气微尺度催化燃烧的数值模拟

通过耦合计算流体力学软件FLUENT和化学反应动力学软件CHEMKIN并采用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行了数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及当量比Φ和预混合气体入口速度对催化燃烧反应的影响。计算结果表明:表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;当量比Φ对氢气的催化燃烧过程有重要影响;随着入口速度的增大,燃烧过程同时存在表面催化反应和空间气相反应两种控制因素;表面催化反应对空间气相反应的影响能被分成3种类型。计算结果为在微型动力系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据。     

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。     

发动机螺旋进气道三维流场数值模拟及试验研究

利用CATIA V5R14对某发动机螺旋进气道进行了三维造型,然后利用Ricardo三维流体软件VECTIS进行流体计算,并对该气道进行了稳流试验,计算结果与试验对比发现,平均流量系数与里卡多涡流比吻合较好,而且CFD可以获得大量试验无法获得的信息。因此CFD已成为现代设计优化气道不可缺少的重要技术。但由于CFD相对试验来说耗时长,而且各气门升程下计算数据波动较大,故目前开发优化气道流程中CFD仍不能完全替代气道稳流试验。最后对该气道流量系数不高的问题提出了改进建议。     

基于AVLFIRE的发动机进气道三维流场数值模拟研究

利用软件AVLFIRE对4个不同气门升程下进气道的流动特性进行分析研究,揭示某发动机进气道及缸内的流动特性．得出各升程下气体流动的流线图、湍动能、速度等值线图及流量系数和涡流比,直观地表明了进气过程气道及缸内的流动特性,为进气道性能优化、评价和再设计提供了方法和依据。     

氢气微尺度催化燃烧过程的数值模拟

通过耦合计算流体力学软件FLUENT和化学反应动力学软件CHEMKIN,并运用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行了数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及表面催化反应对空间气相反应的影响。计算结果表明：OH浓度的高低可用来判断微型管道内是否发生表面催化反应。由于壁面的催化作用,空间气相反应发生的难度增加,即表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;表面催化反应对空间气相反应的影响能被分成三种类型。计算结果为在微型动力系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据。     

不同散热条件下微燃烧的数值模拟

散热是影响微尺度燃烧器燃烧稳定性的重要因素之一.本实验通过在一个长40 mm、内径2 mm、外径4 mm的石英玻璃直圆管表面施加不同的外部吹风温度,控制其表面散热.研究4、107、756℃外部风温下,微燃烧器的工作性能,其中燃料混合气体流量为0.16、0.28、0.32 L/min.实验测得燃烧器壁面温度,结合数值模拟研究内部燃烧过程.计算结果显示,提高燃料流量或外部风温可以提升反应强度、抑制熄火.如在风温107℃时,燃料气体当量配比下,当流量由0.16 L/min上升到0.32 L/min时,峰值温度由1538 K上升到1620 K;在流量0.28 L/min时,燃料气体当量配比下,当外部风温由4℃上升到756℃时,峰值温度由1592 K上升到1731K.     

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。     

微型摆式发动机的总体设计

本文提出了一种专门为便携式发电系统提供源动力的微型摆式发动机，这种发动机以摆动形式输出动力。文中详细论述了它的结构设计方案、工作过程、结构特点，并给出了设计机型的性能参数。结果表明所设计的微型摆式发动机可行、有效。     

火花点火甲醇发动机工作过程多维数值模拟

研究对象为一台由柴油机改造的火花点火甲醇发动机,应用AVL-FIRE软件的FEP技术建立进气道-进气门-气缸部分三维动态网格,建立数学模型并验证了模型的可行性;详细分析了缸内流体速度场分布,甲醇与空气的混合气燃烧火焰扩散及传播过程;研究了火花塞位置对甲醇发动机燃烧过程的影响,结果表明火花塞设置在原柴油机喷油器处较为合理...     

微细直管内甲烷燃烧的数值模拟研究

采用计算流体力学方法对二维微细直管内甲烷和空气的预混燃烧进行了数值模拟,研究了燃烧器尺寸、壁面导热系数、对流换热系数、壁面厚度以及粗糙度对于燃烧的影响。模拟结果显示,燃烧器内径的变化、壁面导热系数、对流换热系数和壁面厚度的变化影响了热量在壁面内的传递和流体内径向温度的传递,使得燃料点燃和燃烧稳定性受到影响,甚至导致燃烧停止。壁面粗糙度增加了燃烧器内流体的扰动,增强了流体与壁面和流体内的换热,导致燃烧稳定性受到影响。模拟结果为设计和开发高效稳定的燃烧器提供了参考。     

基于FIRE的柴油机燃烧过程的CFD研究

应用三维CFD仿真软件AVL FIRE对CY4102直喷式柴油机的燃烧过程进行了数值模拟计算,再现了缸内流体的运动过程、湍流参数的变化、燃油粒子的空间分布、燃烧过程的进展状况、传热过程以及缸内温度场的分布等,结果表明:随着喷油提前角的增大,滞燃期变长,最高平均温度、压力和放热率峰值均增大,且其对应的曲轴转角均有前移趋势...     

预混合燃烧过程的数值模拟研究

对预混合燃烧降低碳烟形成的机理进行了数值模拟,并与仅有主喷射的燃烧过程的数值模拟计算结果进行对比,结果证明采用预混合燃烧确能降低柴油机碳烟形成。     

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。     

燃烧室结构对微型摆式发动机燃烧过程影响的数值模拟

基于Fluent-CFD软件建立了摆臂自由运动条件下的微型摆式发动机内燃烧过程三维动态网格数值模型，采用正丁烷氧化一步反应机理模拟了三种内径的燃烧室内流动与燃烧过程，考察了燃烧室内径对系统性能的影响。结果表明：增大内径可以减小燃烧室底部区域燃料残留，促进燃烧更快完成，提高燃烧室内的峰值压力和缩短峰值出现时间，有利于提高发动机的输出功、功率密度和效率。     

内燃机燃烧技术综述

分析了传统内燃机的燃烧技术特点;对围绕节能、环保两大主题而发展的内燃机新技术做了概述,并着重分析了内燃机的新燃烧技术,该新燃烧技术试图吸收现有压燃式以及点燃式发动机的各自优点,使内燃机的燃油经济性以及排放性能得到进一步改善;对新燃烧技术的发展前景进行了展望。     

机车柴油机喷油嘴三维流场数值模拟及其改进研究

通过FLUENT软件利用可压缩流体的三维湍流模型和无粘流动模型对改进前后喷油嘴内流场进行了数值模拟。对比研究发现,90°密封座面的压力损失小于60°密封座面;随着喷射压力的提高喷油嘴流量系数有减小的趋势;喷孔倒角可以增大喷油嘴流量系数,同时可以减少高压喷射带来的压力损失。在高强化中速机车柴油机上220 000 km的实际运用结果表明,该型针阀偶件大大减少了故障率,并且其工作可靠性、使用寿命有大幅度提高。