耦合CFD和详细化学动力学的燃烧模拟及其并行计算的实现

以KIVA3V和CHEMKIN Ⅱ为研究平台,建立耦合详细化学反应动力学的多维CFD模型.为了解决耦合多维模型求解时间长的问题,对耦合程序进行了二次开发,使其能在基于MPI的超级计算机和高速网络连接的PC集群等多种并行计算平台上运行.在二次开发中,提出了一种具有间歇特征的并行计算方案.在超级计算机--深腾6800上,使用耦合程序模拟了天然气SI发动机的燃烧过程.计算表明,模拟结果与试验数据有着较好的一致性;模拟计算具有较高的并行效率.     

柴油机燃烧过程相关性分析

柴油机的燃烧过程 ,对其工作性能好坏起着决定性作用。现将影响柴油机燃烧过程的相关因素作一浅析。1　燃料性质柴油机所用的柴油 ,其成份主要是由碳、氢两种元素组成。其中碳的质量占 87% ,氢占 12 .6 % ,其余 0 .4%为氧等。碳、氢都能够燃烧 ,氧元素起助燃作用。合格的燃料需具备以下性能。1.1　适宜的蒸发性柴油的蒸发性较低 ,但必须适宜 ,要选用那些馏程和闪点符合国际规定的轻柴油。这种柴油喷入气缸后 ,能和空气充分、均匀地混合 ,柴油机容易启动 ,并且工况又好。1.2　良好的燃烧性一般要求柴油自燃点要低 ,易于压缩着火 ,柴油机工作…     

进气初始条件对柴油机低温燃烧及PAHs排放特性的影响

应用三维CFD模型耦合化学动力学模型的方法,研究了进气初始条件对柴油机低温燃烧及多环芳香烃(PAHs)排放特性的影响规律。结果表明:进气温度降低,滞燃期延长,同时由于进气密度增大,使柴油机的循环进气量增多,空燃比升高,燃油在缸内燃烧更充分,在较低的进气温度工况时缸内生成PAHs各组分相对较低;进气压力升高,PAHs各组分的生成时刻提前,并且PAHs各组分的含量依次减少。燃烧起始阶段,苯(C6H6)主要分布在燃烧室凹坑附近。在燃烧中期与后期,其主要分布在凹坑壁面附近。     

直喷式柴油机起动过程燃烧分析

为了快速、定性分析柴油机起动过程中的燃烧状态,在直喷式柴油机上进行冷机与热机起动过程实验,提出用瞬时转速和示功图对柴油机起动进行燃烧分析的方法．实验结果表明,冷机起动过程中有失火现象,用瞬时转速可以判断着火首循环和失火循环．根据示功图形状及燃烧状态,定义了4种燃烧状态以及相对应的4种典型示功图形式,将起动过程划分为4个阶段．热机起动初始期和过渡期很短,而冷机起动有明显的4个阶段．不完全燃烧或失火是柴油机起动过程、燃烧过程控制优化的重点,多出现在起动初始期和过渡期．     

球型燃烧室柴油机燃烧过程的研究

通过对球型燃烧室柴油机燃烧机理的分析，针对４９５Ａ型柴油机，利用正交试验，在尽可能小的变动范围对该机供油系统某些参数作适当调整，以期改善柴油机的经济性。实践证明，改进后的同消耗率在标定和最大扭矩两工况下的均减少６．８ｇ／（ｋＷ．ｈ）左右 ，外特性油耗曲线趋于平坦，同时降低了低转速下的烟度。此外，还对其燃烧特性进行了分析讨论，给韦伯特性参数，为预测同类发动机性能和工作循环计算提供参考。     

626OZC中速柴油机燃烧过程模拟

本模拟过程中利用喷油器进口处的压力波实测值作为性能预测的主要输入数据。通过解一组波动方程可以获得燃油喷射特性。藉此结果结合本文中介绍的无涡流情况下的单个喷雾燃烧模型,用数值计算方法可得到6260ZC柴油机的喷雾贯穿、锥角、密度分布、燃烧放热速率及示功图,从而可以获得反映柴油机燃烧性能的各种参数。计算和实测结果的比较表明,它们具有良好的一致性。     

直喷式增压柴油机燃烧过程可视化研究

介绍采用高速摄影技术研究直喷式增压柴油机的燃烧过程，研究工作在单缺柴油机上进行。研究结果表明，进气增压改善了上柴油机燃烧过程；促进了燃油和空气的混合，增加了燃油束向燃烧室中心的扩展区域，壁面附近燃油堆积量减小；缩短了着火延迟期，增加了扩散燃烧的比例，火焰扩展速度降低；改善了燃烧室内的燃烧条件，抑制了燃烧火焰向活塞顶部外溢。     

柴油机燃烧过程的影响因素分析

本文分析了柴油机温度和压缩比、燃烧室形状、柴油机负荷、柴油机转速、燃料性质、喷油定时、供油规律和喷雾质量等因素对柴油机燃烧过程的影响规律,为正常使用和维护柴油机以及进一步提高燃油经济性提供理论依据和指导。     

柴油机燃烧过程的分析诊断方法

提出了一种柴油机燃烧过程分析诊断方法－特征参数分析法,应用燃油有效热能率、滞燃期、预混合燃烧期、预混合燃烧率、预混合燃烧指数、扩散燃烧指数、燃烧效率等特征参数可对柴油机的燃烧过程进行系统的分析。应用该分析方法对复合增压柴油机的燃烧过程进行了分析,找到了一定的规律性。结果表明,应用特征参数分析方法可有效地分析柴油机的燃烧过程,为评价柴油机的工作过程提供了一种有用的分析诊断手段。     

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...     

低散热柴油机燃烧过程模拟研究

在分析低散热柴油机燃烧过程特点的基础上,建立了一个准维三区燃烧模型,喷油规律的计算进行了简化处理,考虑高温喷雾燃烧区和产物区的辐射传热,对低散热柴油机在不同隔热条件下缸内燃烧过程进行了编程计算。计算针对12150L柴油机燃烧室受热表面喷涂ZrO2陶瓷热障涂层进行。结果表明,隔热后,燃烧滞燃期缩短,燃烧持续期延长,后燃现象有增强趋势。只隔热活塞顶时滞燃期较其它两种隔热方式长,燃烧持续期短,燃烧恶化现象相对不明显。     

高强化柴油机燃烧过程的优化研究

以某大功率柴油机为研究对象,采用仿真和试验相结合的方法,在保持动力性和经济性不变的条件下,通过燃烧过程优化研究,采用小口径直口ω形1#燃烧室和8×Ф0.42 mm的喷油嘴,将发动机最高燃烧压力从15.5 MPa降低到14.5 MPa以下,提高了发动机的可靠性;将发动机的过量空气系数从2.1降低到1.9以下,缩小了空气滤的体积,降低了整车的重量,提高了车辆的机动性和灵活性.     

不同海拔下增压及增压中冷柴油机的燃烧过程

基于自行研制的微机控制内燃机大气模拟综合测控系统,对增压及增压中冷柴油机进行了大气压力对燃烧过程的影响关系及变化规律的试验研究．试验结果表明,随着大气压力减小,导致吸入气缸内的空气量减少,缸内吸气终了时温度和压力下降,从而使得增压及增压中冷柴油机缸内最高燃烧压力下降,燃油消耗率和排气温度升高,而且在不同转速、不同工况下,其下降率不同．     

柴油机燃烧探索

对柴油机预混合燃烧、低温扩散燃烧、高强化超清洁燃烧、当量比燃烧等新型燃烧方式进行了概述;介绍了分开循环发动机的工作原理;提出了低压缩比、高升压比、高膨胀比的复合热力循环和建立在该循环基础之上的复合发动机概念。首次披露了贯穿距可设定的、具有高雾化性能的交叉喷孔喷嘴,该喷嘴除了用于柴油机外,还可以用于直喷式汽油机等装置。     

现象学燃烧模型在LD485柴油机工作过程模拟中的应用

将现象学燃烧模型和进排气的计算方法结合起来对LD485直喷柴油机的工作过程进行了模拟计算，得到了整个工作循环的示功图和瞬时温度。重点介绍了现象学燃疵模型在工作过程计算中的应用以及不同转速和喷油提前角对燃烧过程中缸内压力和温度变化过程的影响，并对此做了分析，得到的规律为：缸内压力和温度随转速升高而升高，随喷油提前角增大而增大。用综合参数的计算结果和试验结果进行了对比，数据表明模拟计算的精度较高。     

进气氮气含量对柴油机混合气形成与燃烧过程的影响

在一台可以拍摄气缸内混合气形成和燃烧过程的发动机上，用高速摄像机研究了进气中加入不同浓度的氮气（N2）后柴油机的油束发展，混合气形成，着火以及燃烧过程， 同时还采用三基色法对高速摄像机拍摄的燃烧火焰的照片进行了温度场分布的计算分析。拍摄的图像和计算结果表明，加入了不同比例的N2，对燃油束的雾化及混合气的形成过程没有影响，对滞燃期的影响也不大，但对火焰的燃烧最高温度和燃烧室的平均温度降低影响很大。N2的加入量越大，燃烧温度下降越多，燃烧过程结束的也就越早。     

大气压力对涡轮增压柴油机燃烧过程影响的试验研究

利用自制的微机化内燃机大气模拟综合试验系统 ,对在平原地区和海拔 2 0 0 0m大气条件下运行的涡轮增压柴油机燃烧过程进行了试验研究。根据试验结果 ,分析了运行在不同海拔地区涡轮增压柴油机的燃烧过程特点及其影响因素 ,所获结论有助于对在不同海拔地区运行的涡轮增压柴油机的工作性能进行认识和理解     

基于信息融合的建模方法及其优化

建立基于神经网络技术的柴油机燃油喷射系统简化模型,然后利用进化编程和遗传算法分别对该模型进行结构和参数的优化。优化结果表明:进化编程算法可以使网络逼近精度足够高;而基于信息基准(AIC)判据的遗传算法可以获得网络逼近精度和结构复杂程度之间的折中。建立的模型结构简单,更适合柴油机这类高速系统的实时控制[1]。     

高压共轨柴油机燃用乳化柴油的燃烧特性

对某高压共轨柴油机上燃用E0纯柴油和3种不同配比的乳化柴油的燃烧特性进行了试验研究。测得不同转速和负荷下,燃用E0纯柴油和3种不同配比乳化柴油的缸内压力、压力升高率、瞬时放热率、累积放热率以及燃烧持续期的曲线。结果表明：乳化柴油的燃烧特性与E0纯柴油类似;在2000r·min^-1、50％负荷和3200r·min^-1、50％负荷工况下,燃用乳化柴油的缸内最高压力更高,在试验所测的其它工况下,乳化柴油的缸内最高压力相比E0纯柴油均没有明显下降;乳化柴油的瞬时放热率峰值和累积放热率曲线均高于E0纯柴油,ED乳化柴油的瞬时放热率峰值最高;燃用乳化柴油后,燃烧持续期缩短。