柴油喷雾撞壁混合过程的研究

对柴油喷雾平板撞壁过程进行了研究。表明柴油从喷孔喷出后很快达到壁面，在壁面形成壁面射流，这一部分燃油不能充分与燃烧室中的空气混合。在燃烧室壁面上加上限流沿后，发现壁面射流在遇到限流沿后从壁面剥离，在空间形成二次射流。增大限流沿的高度会增大二次射流角，而二次射流锥角没有明显的变化；增大二次撞壁距离会减小二次射流角，而二次射流锥角变化不大；喷油压力的变化只是改变燃油的撞壁时刻和喷雾贯穿距，对二次射流角和二次射流锥角的影响不大。由此可以看出，通过调整BUMP的高度和二次撞壁距离等对二次射流影响较大的参数，可以控制燃油在空间的分布，实现可控燃油混合气的形成。     

Bump环强化柴油混合过程的数值模拟研究

对双模式HCCI燃烧,促进其主喷阶段燃油的混合速率至关重要。采用CFD数值模拟方法研究了一种新型燃烧室设计——BUMP燃烧室对直喷柴油机喷雾燃烧过程的影响。结果表明,bump环扰动缸内气流运动产生复杂的流谱,形成强烈的湍流。燃油喷雾撞壁后,bump环剥离壁面射流形成二次空间射流,减少了燃油在燃烧室壁面的沉积,湍流混合速率大大增加。自燃着火时刻,BUMP燃烧室内有38．2％的燃油处于碳烟生成门槛之外,而对比燃烧室仅为28．9％。数值模拟解释了BUMP燃烧室同时降低NOx和碳烟排放的实验现象。此外,模拟还发现燃油混合速率对喷油定时非常敏感,存在一个高湍流混合速率曲轴转角区间。     

"Bump燃烧室"内新概念稀扩散燃烧混合气形成机理的研究

基于自行研制的实验装置,用片状激光诱导荧光法(PLIF)对普通商用柴油喷雾的撞壁混合过程进行了实验研究,并用CFD数值分析软件对其进行了模拟计算,二者结果基本吻合．平板和实际燃烧室的实验及计算结果均表明,撞壁射流在遇到限流沿(Bump)后会剥离壁面,形成二次空间射流,扩大撞壁射流与空气的空间混合体积及混合速率,出现与周围空气迅速混合的“闪混”现象,减少壁面燃油堆积量．计算结果还表明,Bump的存在改变了缸内气流运动的流场结构,Bump附近旋向相反的“双涡结构”极大地增强了二次空间射流对周围空气的卷吸,促进了燃油与空气的混合,是Bump燃烧室内稀混合气形成及稀扩散燃烧的关键所在．     

“BUMP燃烧室”内混合气形成的多维数值研究

用CFD多维数值分析软件对BUMP燃烧室内柴油喷雾的撞壁混合过程进行了模拟计算,并与用PLIF法取得的试验结果进行了对比,二者基本吻合。试验和模拟计算结果均表明,撞壁射流在遇到BUMP后会剥离燃烧室壁面,形成二次空间射流,扩大撞壁射流与空气的空间混合体积及混合速率,出现与周围空气迅速混合的闪混现象,燃烧室壁面燃油堆积量下降。计算结果还表明,BUMP的位置、高度、形状和角度不同对形成二次空间射流及稀混合气的作用也不相同,在实际应用中应对其进行优化和合理匹配,以便降低柴油机的NOx和碳烟排放。     

TRB燃烧系统喷雾半壁射流混合的三维数值模拟

为了优化小型柴油机油气混合过程,发展了一种新型的丰田反射燃烧系统。在燃烧室壁面形状和燃油喷雾碰壁相匹配的研究基础上,应用一个包含喷雾碰壁模型的内燃机缸内气体流动和燃油喷雾混合的大型微机化软件包ＧＦＦＳＭ,进行了缸内气体流动和双喷孔柴油喷雾半壁射流混合过程的三维数值模拟计算,以分析ＴＲＢ燃烧系统提高发动机性能、减少排气污染的原因     

一种基于稀扩散燃烧的BUMP燃烧室及其对柴油机碳烟和NOx排放影响的实验研究

在壁面布置限流沿 (BUMP)后 ,撞壁射流从壁面被剥离 ,形成二次空间射流 ,可大大加快空气与流体的混合速率。基于此 ,设计了带有 BUMP的燃烧室 ,采用了可灵活控制喷油规律的 FIRCRI电控共轨式喷油系统进行了发动机实验。实验结果表明 :BU MP燃烧系统能显著降低 NOx 和碳烟排放 ,在平均有效压力为 0 .6 6 MPa(原机 5 0 %负荷 )时 ,烟度只有 0 .1BSU,NOx 为 42 0× 10 - 6;由于在缸内能够形成较均匀的混合气 ,缸内平均过量空气系数在 1.3～ 2 .0的范围内时 ,烟度一直保持在 0 .3BSU以下。实验还发现 BUMP的位置以及喷油定时对排放有重要影响。BUMP燃烧系统在降低 NOx 和碳烟排放方面显示了极大的潜力。     

燃烧室壁面形状对撞壁射流气体混合过程的影响

本文研究了燃烧室壁面形状对撞壁射流气体沿壁发展过程的影响，实验发现：射流气体撞壁后主要沿壁面发展；近壁区域会形成浓混合气层，并且混合很慢，本文提出了两种方法，１）在壁面设置矩形凹槽，并且利用环境的气流运动加快射流气体的混合。２）在壁面上设置条形障碍物，使射流气体脱离壁面形成空间流动，另外，本文也模拟了ＯＳＫＡ－Ｄ燃烧系统中燃油撞壁后的发展过程。     

一个柴油喷雾与壁面碰撞的数学模型

提出一个柴油喷雾与壁面碰撞的数学模型，可以计算垂直碰壁和倾斜碰壁时壁面射流的性能，适合于在准维燃烧模型中使用。建立了新的壁面射流贯穿距离计算公式，直观地反映了影响壁面射流传播的主要因素。与试验数据对比证实了这个模型的精度是令人满意的。在参数研究中，预测了喷孔直径、从喷孔至壁面的距离和喷射压力对壁面射流贯穿距离和区域空燃比的影响。     

中小缸径直喷式柴油机喷雾特性的研究

本文利用激光阴影法和气体模拟方法研究了中小缸径直喷式柴油机受限喷雾特性。实验发现燃烧室壁面对油束发展的干涉对柴油机燃空混合过程具有重要影响。当油束与壁面撞击时，，出现一个强化紊流混合的过渡过程。此时喷雾锥角增大，空气卷吸率提高。当油束沿壁面发展时，存在很大的近壁浓度梯度，但由于近壁区域低紊流强度和低浓度脉动，油束在垂直于壁面方向上扩散率比空间油束径向扩散率低得多，使浓混合气集中于壁面，形成相对稳定     

椭圆孔射流的雾化问题

通过将喷孔由圆形改变为椭圆形，从而大大地增加了液体射流的２阶初始扰动，理论分析表明，此类液体射流雾化后的截面形状近似为椭圆形，因此能够增强与周围空气的混合能力，实验充二分肯定了椭圆喷雾的混合能力，同时发现，在相同的喷射条件下，椭圆喷雾所形成的粒径要比相同邮局截面的形喷雾有明显减小。     

BUMP燃烧室的稀扩散燃烧机理

开发了BUMP燃烧室并进行了对比实验,发现BUMP燃烧室中可以形成稀的扩散燃烧氛围,使NOx和碳烟排放同时降低．喷射定时3°CA ATDC时,烟度排放降低了约70％,NOx排放与对比燃烧室相当．CFD模拟研究表明,不同的喷射定时下,燃油到达燃烧室壁面时的混合和燃烧状态不同,只有油束在滞燃期内到达燃烧室壁面,由限流沿(BUMP环)扰动形成的二次空间射流才能充分形成,稀扩散燃烧才能明显发生．     

温度及压力对柴油机燃烧室内混合气形成影响的数值模拟

用CFD分析软件对柴油机燃烧室内不同环境条件下柴油喷雾的混合气形成及撞壁混合过程进行了模拟计算，并与PLIF法取得的试验结果进行了对比，二者基本吻合．试验和模拟计算结果均表明，油束撞壁后主要沿燃烧室壁面向下移动，在燃烧室近壁区形成一层薄而浓、面积较大的混合气层，且随燃烧室内气体密度的增大，对应时刻及位置的速度、喷雾贯穿距、燃烧室壁面的燃油堆积量、近壁区浓混合气层的面积及混合气浓度减小．     

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。     

直喷式柴油机油膜雾化燃烧的半经验数学模型

本文建立了直喷式柴油机油膜雾化燃烧的半经验数学模型，即在实验研究的基础上利用数值分析技术在计算机上研究直喷式柴油机油膜雾化燃烧工作过程。该模型由燃烧室壁上油膜蒸发子模型和燃烧室空间雾化燃烧子模型耦合而成。并利用数学模型对６Ｅ１５０Ｃ型柴油机做了模拟计算。经实测验证，其结果是令人满意的。     

正丁醇/柴油发动机燃烧排放特性及喷油、燃烧室形状影响

针对某型号直喷柴油机,建立了该柴油机中单缸完整燃烧室及气道三维模型,使用三维计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)分析软件CONVERGE对其进行模拟计算,研究了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧排放的影响。结果表明:随着正丁醇掺混比例的提高,峰值缸压、滞燃期和燃烧速度均呈递增趋势,碳烟及CO排放量逐渐减少,NO_x排放量小幅增加。为了进一步改善缸内燃烧情况和降低污染物排放,对正丁醇掺混时喷油策略、燃烧室几何形状的综合影响进行了研究,结果表明:掺混时多次喷油及采用合适的燃烧室模型可以有效改善掺混后缸内油气混合情况,增加缸内湍动能强度,进一步降低碳烟排放量。与纯柴油工况对比,掺混并采用多次喷油策略后碳烟排放明显下降,且通过掺混能够有效简化喷油策略,但弱化了燃烧室形状对碳烟排放量的影响。     

柴油机新型双卷流燃烧系统混合与燃烧机理研究

本提供了新型ＤＳＣＳ的结构和原理，其核心是在ＤＳ燃烧室内，燃油射流触脊，分裂并呈双卷流进行了混合与燃烧。在自制的燃油喷雾模型试验装置上，采用油－油喷射技术，对燃烧室模型内的燃油射流流动过程进行高速摄影，并对多种试验方案的拍照结果进行了分析。模型试验表明，ＤＳＣＳ中燃油射流流程可细分为４个阶段，采用了新机理，新理论进行了混合与燃烧。     

有限流沿燃烧室内喷雾撞壁过程的数值研究

作者应用STAR—CD软件对有限流沿燃烧室内喷雾撞壁过程进行了数值研究，发现在活塞接近上止点时，因为缸内温度较高，所以在喷雾到达燃烧室壁面时，大部分液滴已经蒸发，这样基本上没有液滴与壁面的相互作用，所以撞壁模型的选取对计算结果的影响不大。同时也验证了限流沿可以使燃油从壁面剥离。     

进气涡流比对直喷式柴油机油束碰壁过程影响的研究

本采用高速摄影技术，研究了小型直喷式柴油机缸内空气运动对油束碰壁过程的影响。研究结果表明，在小型直喷式柴油机中，燃油壁面喷射的反溅作用是燃油雾化过程中的重要阶段。油束在碰壁过程中，其锥角及贯穿速度均发生变化。不同的进气涡流强度，壁面油束的形状及其发展速度均不同，顺涡流方向壁面油束的扩展速度较快，随着涡流强度的增加，壁面油束只出现在顺涡流方向。空气涡流对燃油与空气混合的促进作用主要发生在油束与燃烧