常规流场和交指型流场的质子交换膜燃料电池传热传质三维模拟

针对常规流场和交指型流场的质子交换膜燃料电池提出了三维非等温数学模型。模型详细考虑了电池内部的传热、传质和电化学反应，重点考察了多孔介质内的组分传递和膜内水的电渗和扩散作用，对氧气传递限制和膜内水迁移对电池性能的影响进行了分析和讨论。结果表明，流道的交指型设计加强了气体在多孔介质内的质量传递，提高了电池的输出性能，但相应地，阴极催化层界面水分的减少也使得膜的水合程度降低，这就需要更有效的水管理来防止膜脱水。     

多孔介质内预混合燃烧的二维数值模拟

为了研究预混气在多孔介质内过滤燃烧特性,根据多孔介质燃烧理论,建立了甲烷/空气预混气在堆积床内燃烧的二维双温模型。给出了当量比、入口速度和小球直径等参数对温度分布的影响,分析了燃烧器内氧化铝小球的蓄热特性。结果表明:火焰面的前缘呈抛物线形状,燃烧波波速在0.1 mm/s数量级;随着当量比增加,波速度减小,燃烧区域范围扩大;随着入口流速增大,燃烧最高温度升高,火焰面宽度变窄,燃烧波波速增大;随着氧化铝小球直径增大,火焰面厚度变窄,燃烧波速度增大;氧化铝小球在过滤燃烧中体现出良好的蓄热能力。     

基于KIVA的内燃机燃烧室内湍流流动的数值模拟计算

内燃机缸内湍流的研究是个十分重要而且复杂的课题,数值模拟技术为其提供了有效的研究方法.本文利用CFD软件KIVA分别采用标准k-ε,RNGk-ε模型在无旋流和有旋流的两种工况下,对轴对称的ω型燃烧室内的湍流流动进行二维和三维数值模拟计算,并把计算结果与实验数据进行对比,得到了内燃机缸内湍流流动的特性.本文为内燃机港内湍流研究提供了一种比较好的研究方法,此方法和计算结果为内燃机的性能开发与优化设计提供依据.     

小尺度受限空间内瓦斯爆燃的动态特性

为获得包括瓦斯爆燃点火初期、火焰加速、减速及二次加速过程中动态火焰微细结构及其与超压之间的相互关系,实验研究了小尺度受限空间内瓦斯爆燃火焰形状、火焰锋面位置、火焰速度及超压等动态特性.研究结果表明,在无障碍物条件下,火焰锋面光滑,火焰形状由"半球"状逐渐演变为"手指"状;而有障碍物条件下,火焰锋面出现明显褶皱和湍流现象,其火焰速度经历两次加速和一次减速过程,最大火焰速度达112m/s,与无障碍物条件下最大值相比增幅为124%;当火焰锋面经过障碍物后即将重新汇合时,出现8.5kPa的最大超压,与无障碍物条件下的最大值相比增幅为118%.     

单液滴撞击薄液膜产生二次雾化过程的数值模拟

应用数值模拟方法研究单液滴撞击薄液膜的动力学行为.在二维轴对称坐标系内,采用VOF方法与网格局部瞬时加密技术相结合,跟踪液滴和液膜与空气间的气液两相界面.结果表明,液滴撞击薄液膜的演化行为主要受液滴初始动能、表面张力以及液体黏性的影响.初始动能越大,则形成的空间液膜最大高度越大,达到稳定状态越晚,飞溅开始时刻越早,飞溅生成的二次液滴数量也越多;在扩展后期及回缩阶段,空间液膜的形成主要受液体黏度影响,增加液体黏度会阻碍空间液膜飞溅;表面张力增大,形成的空间液膜高度减小、厚度增加,同时阻碍二次液滴的生成.     

适用于柴油HCCI燃烧的碳烟半经验模型研究

将改进的碳烟半经验模型和简化正庚烷的化学反应机理纳入KIVA-3V程序中,以描述柴油燃烧过程中碳烟的生成和氧化历程。通过以正庚烷为燃料的激波管试验验证发现,在较宽的温度和压力范围内,该碳烟半经验模型可以相对准确地预测碳烟的生成率、颗粒直径和数密度。在定容燃烧器中典型的传统柴油机的扩散燃烧和接近于均质压燃(HCCI)发动机的预混燃烧状况下,应用此碳烟模型进一步研究了喷孔直径和喷射压力对碳烟排放的影响。结果发现模型预测得到的碳烟体积分数分布与试验吻合得较好,同时显示当控制局部当量比小于2.0时可以避免碳烟的生成。     

油雾碰撞高温壁面的油滴分裂及与热壁间换热研究

1前言现实中许多领域都有液滴碰撞壁面的现象,如高速直喷式发动机中喷雾油束的撞壁,喷雾冷却及喷墨打印机的油墨与纸张的碰撞等。液滴碰壁涉及到液滴形状变化、运动状态改变以及与壁面之间热传递等复杂的物理过程,其中起控制作用的参数有:液滴的速度、粘度、表面张力和壁面的温     

预混气体在多孔介质中往复流动下超绝热燃烧的理论探讨

预混合气在多孔介质中往复流动下的超绝热燃烧技术(简称RSCP)被称为划时代的燃烧技术，文章探讨了RSCP燃烧器的工作原理，全面阐述了多孔介质和换向装置在其中的作用；从能量守恒定理出发，通过数学分析给出了超绝热火焰产生的理论依据，提出超绝热现象是多孔介质中积累的热量的热传播波与混合气燃烧时的燃烧波叠加的结果。     

用RNG k-ε模型计算内燃机缸内湍流流动

应用快速畸变假设对RNG k-ε湍流模型进行压缩性修正后,将其应用于内燃机缸内湍流流动的数值模拟,计算采用任意拉格朗日-欧拉法.给出了用RNG k-ε模型算得的结果,并与标准的k-ε模型算得的结果和实验结果进行了对比.结果表明,用RNG k-ε湍流模型算得的结果比k-ε模型算得的结果有所改进,此模型适合于计算内燃机缸内湍流流动.     

多孔介质内往复流动下超绝热燃烧的实验研究

对RSCP的燃烧特性进行了实验研究．建成了RSCP实验台，它由泡沫陶瓷燃烧器、电磁阀控制的周期换向进排气管路系统和测量系统组成．对各种工况参数(燃料空气当量比、气体流速、循环半周期)下多孔介质内轴向温度分布进行了系统的测量．实验结果表明，较之常规的自由火焰燃烧器，RSCP具有增强火焰稳定性、拓宽燃料可燃极限等优点．对丙烷-丁烷混合气，其贫可燃极限可扩展到当量比0．065．在实验基础上，探讨了RSCP实现超绝热燃烧的机理，总结出有关工况参数对其燃烧特性影响的规律．