多孔介质发动机的双区燃烧模型

多孔介质(PM)发动机是基于多孔介质燃烧技术的新型发动机,能够实现均质和稳定燃烧。在考虑了区间质量分布、壁面传热、区间质量交换等因素的基础上,结合多孔介质换热模型,建立了多孔介质发动机的一种双区模型,对其燃烧过程进行模拟。着重讨论了进气温度和压强、压缩比、过量空气系数等参数对多孔介质发动机性能的影响。计算结果表明多孔介质对混合气的预热作用,促进了液体燃料汽化和燃烧反应发生,多孔介质初始温度对发动机的压燃着火起决定性作用。     

基于大涡模拟的发动机缸内湍流流动及拟序结构

应用大涡模拟方法对发动机缸内湍流流场进行了三维瞬态数值分析.主要从湍流脉动、湍动能和缸内拟序结构演变等方面考察了发动机缸内流场特性.计算结果表明:相比雷诺平均模型,大涡模拟方法可以更真实地反映发动机循环过程中缸内气体流动的细节和规律.利用大涡模拟结合Q准则判别法可以较好地识别缸内大尺度湍流拟序结构;拟序结构对于缸内大尺度动能的产生及湍流的维持具有关键的作用.RANS类模型则不具备充分捕获大尺度拟序结构的能力.湍流脉动与活塞平均运行速度接近于成正比.     

泡沫铝制备中析液过程的微观－宏观数值研究

通过微元管内流动模型研究液态金属熔体泡沫体内单条Plateau边界内析液过程中的速度场.分析不同牛顿表面粘度,即不同的气液界面运动能力(无量纲参数M)条件下,Plateau边界内速度的分布.结果显示,在相同的气液界面运动能力和曲率半径条件下,泡沫体内固壁处Plateau边界内速度约是内部Plateau边界内速度的6～8倍,从而解释不同容器内泡沫体析液速率的差异现象;发现M存在一个临界值,在此值的两边,液膜厚度与曲率半径的比值对Plateau边界内速度的影响呈现出相反的趋势.进而利用微观计算结果建立了泡沫体的整体宏观析液模型,将模型计算结果和经典析液方程计算结果及实验值作了比较,结果表明,模型计算结果与实验值在泡沫层上部、中部吻合较好,M值和气泡大小对析液过程有显著影响.     

泡沫金属湍流射流发泡过程数值模拟研究

应用欧拉-欧拉双流体模型,并采用分别描述气泡和液相湍流的k-ε两相湍流模型,描述制备泡沫金属过程中气体射流发泡过程的两相流动.通过对气泡和液体在流场中的受力分析,详细讨论了阻力、升力等相间作用力对气泡分布和流体流动的影响.预测结果和文献中的实验结果进行的对比表明,在给出合理的相间作用力模型时,该模型预测值和实验结果符合较好.但由于目前尚缺乏气体射流破碎模型,喷嘴附近还存在较明显差异.     

液体射流在旋转气流中的雾化机理研究

对旋转气流中的空心柱形液体射流的雾化过程进行了数值模拟。结果表明：Reynolds数Re、Weber数We、空心柱内部及外部气液密度比Q和Qh及喷嘴内半径与液膜厚度比Ah，在射流的雾化过程中均起不稳定性的作用；空心柱射流内部的气流旋转强度Ea在雾化过程中加强了自由面上的轴对称扰动和非轴对称扰动；空心柱射流外部的气流旋转强度Eb削弱了自由表面上的轴对称扰动强度，却加强了自由表面的非轴对称扰动。此外，Eb的增加，能大大增加扰动种类。     

喷油系统设计参数对柴油机性能影响研究

以6106柴油机为样机,利用CFD数值模拟软件GT-Power研究喷油系统设计参数对柴油机性能的影响规律。分别对供油提前角、喷油开启压力和喷嘴结构等参数进行计算与分析,并把计算结果与实验数据进行对比,验证了计算结果的正确性、得到了各个设计参数的最优范围值。本文的研究方法和计算结果对内燃机开发具有借鉴意义与参考价值。     

自然流动条件下竖直阴燃的传播和气体成分

实验研究了在自然流动条件下竖直燃料床的阴燃过程，得出了阴燃的传播和气体成分与多种因素之间关系的规律，实验表明在自然流动的条件下生物质燃料阴燃的传播速度很慢，大约0．1－0．9mm/min；阴燃过程有大量的可燃气，特别是CO通常在10％左右；在阴燃向明火转捩前可燃气成分很高，可以超过40％。这些规律对改进燃池和分析生物质气化炉都是需要的。     

适用于内燃机的非线性三方程模型的一个新方案

提出了非线性三方程 k-ε- A2 湍流模型的一个新方案。此模型采用雷诺应力张量和应变张量的三阶相关关系 ,该关系式中出现的雷诺应力第二不变量 A2 是通过求解其输运方程得到的。用此模型对几种内燃机缸内的流场进行计算 ,结果表明此模型克服了各种涡粘度模型不能反映平顶活塞压缩上止点处各向异性的特点 ,此模型在定量和定性上较之 k-ε模型有较大的改进。     

催化燃烧中表面反应-气相反应间相互作用及其对均质压燃发动机着火特性的影响

通过对微元管中甲烷在铂表面的催化燃烧过程的数值计算,分析了当混合气入口压力很高时气相反应对整个催化燃烧过程的影响;通过敏感度分析,找出了对异相着火及气相着火起主要作用的基元反应步.结果表明,在异相着火过程中起主要作用的基元反应步为甲烷与氧气在催化剂表面的吸附反应及氧气的解吸反应,在气相着火过程中起主要作用的基元反应步为OH·及水的吸附与解吸反应.对活塞顶涂有铂催化剂的均质压燃（HCCI）发动机的燃烧过程进行了数值模拟,分析了催化效应及关键表面反应基元步对HCCI发动机着火时刻以及燃烧过程中中间组分的影响,结果表明,催化反应能促进混合气的着火,缩短着火延迟时间,对HCCI发动机着火时刻起主要影响的表面反应为OH·及水的吸附与解吸反应.     

机械搅拌流场中制备闭孔泡沫铝过程的数值模拟

描述了机械搅拌条件下应用吹气发泡法制备新型功能材料闭孔泡沫铝的过程. 在双流体模型基础上,引入多重参考系法预测水平轴机械搅拌池内的气液两相流动. 应用RNG k-e模型模拟湍流效应,考察了桨叶转速及孔口气速对流场特性和局部气含率的影响,进而应用体积积分的方法预测平均气含率. 计算结果表明,预测结果与文献中的实验数据定性一致.