柴油机燃油喷雾和燃烧过程的数值模拟

介绍了作者开发的柴油机燃油喷雾和燃烧过程三维数值模拟程序的数学模型。以ＺＨ１１０５型柴油机的３种燃烧室为例,用该计算程序对燃油喷雾和燃烧过程进行了具体模拟计算,并与试验结果进行了对比,结果证明,程序具有较好的预测内燃机燃油喷雾和燃烧过程的能力。     

柴油机燃油喷雾的三维数值模拟研究

在对柴油机喷嘴建立三维动态网格并对其内部流动进行数值模拟之后,得到喷孔出口的瞬态质量流率,作为后续喷雾模型得出边界条件。把燃油喷射系统内部流动和喷雾结合起来研究,将能更真实地和更准确地反映燃油喷射现象,为柴油机燃油喷射系统技术水平的发展提供强有力的理论依据。     

小缸径直喷增压柴油机燃烧及放热规律研究

柴油机的燃烧过程与其动力性、经济性、排放特性、噪声及强度等直接有关,在很大程度上影响柴油机的综合性能。本文根据实测小缸径直喷增压柴油机不同负荷及转速时的气缸压力,分析其燃烧过程特性及放热规律。结果表明,为降低最大燃烧压力及NOx排放,小缸径直喷增压柴油机采用的喷油提前角较小,柴油机在大部分工况下,燃烧始点较迟,最大压力升高率、最大燃烧压力较低,其对应相位较迟,放热规律也较低。     

中小缸径直喷柴油机油线网计算

对中小缸径直喷柴油机的油线网,进行了详细的计算,以分析燃烧系统中油线网的结构或为设计新的油线网提供必要的参数.     

柴油机内锥碰撞式伞状喷雾燃烧系统性能试验

为提高直喷式柴油机缸内油气的混合速率及其分布均匀度,利用从多孔油嘴喷出的油束撞击设置在喷孔出口外围的内锥导向面上,扩展成近似的伞状喷雾,喷雾的碰撞量可以通过改变喷孔和碰撞面的相对位置来调整.应用FIRE 8.4对全碰和半碰喷雾及多孔自由喷雾的空间分布特性进行了模拟分析.结果表明:与自由喷雾相比,内锥碰撞式伞状喷雾具有扩散度高、周向分布均匀的特点.在单缸135型柴油机上进行的燃烧性能对比试验表明:半碰方式好于全碰方式,半碰方式时采用4孔油嘴优于6孔油嘴,适当的供油提前角有利于实现柴油机的热预混合燃烧.     

柴油机燃烧过程数值模拟的应用及现状

根据柴油机湍流燃烧研究的最新文献,综述了柴油机工作过程数值模拟的研究现状,分析了各种模型的基本建模原理,介绍了主要模型的特点和应用范围,并指出了柴油机燃烧过程的计算机模拟趋势。     

小缸径直喷式柴油机供油系统匹配

分析了小缸径直喷式柴油机供油系统诸参数间的相互关系,并根据试验给出了各参数的取值范围。验证试验表明TC87系列柴油机采用国产的泵—管—嘴匹配可以全面地满足柴油机性能要求。     

基于JPDF方法的喷雾湍流燃烧数值模拟

将速度-标量-频率联合概率密度函数JPDF输运方程方法应用于两相喷雾湍流反应流问题,利用火焰面模型解耦流动和化学反应动力学的耦合关系,建立相应的数值计算模型.采用Monte-Carlo数值计算方法,针对文献中以甲醇为燃料所进行的湍流喷雾燃烧值班火焰这一试验进行了数值模拟,通过与Fluent下的计算结果及试验结果的对比分析,验证了所建模型的准确性.     

直喷式柴油机伞形喷雾燃烧系统的试验研究

介绍了直喷式柴油机伞形喷雾燃烧系统的燃烧过程和性能试验结果。将伞喷嘴与深缩口型燃烧室配合,在四气门单缸135型柴油机上进行了试验。试验结果表明,该燃烧系统的性能在低负荷工况较好,在高负荷工况较差。伞喷嘴的喷油率较高,燃油于着火前已几乎全部喷入缸内。伞形喷雾径向贯穿能力很弱,造成燃烧室外围的空气利用不充分。这种燃烧系统以预合燃烧为主,因而提出了直喷式柴油机新的燃烧概念。     

燃烧室几何形状对柴油机燃烧过程影响的研究

为研究燃烧室几何形状对柴油机缸内混合气形成状况及燃烧质量的影响。应用CFD软件F ire对三种不同几何形状的燃烧室内的燃烧过程进行了数值模拟,并比较了燃烧室内速度场、燃油浓度场和温度场在不同曲轴转角时的分布情况。计算结果表明燃烧室几何形状会影响缸内的速度场和燃油分布,从而影响混合气的形成、燃烧的进行、温度场的分布和NO的生成。计算结果为柴油机的改进和优化提供了依据。     

直喷柴油机燃烧过程三维模拟研究

建立了直喷柴油机燃烧过程的三维燃烧模型,通过与试验数据的对比,验证了模型的可行性。并通过模型分析了直喷柴油机燃烧过程中缸内的流场、喷油颗粒与燃油组分、压力、温度、NOx及O2浓度的分布,较详细的得出缸内各参数随时间和空间的分布变化规律。     

O2/CO2环境下柴油机燃烧特性数值模拟

为了突破柴油机"NOx-Soot"折中曲线的束缚,提出基于O2/CO2环境的柴油机燃烧新模式,运用AVL-FIRE软件对发动机缸内压力、温度场分布及整机动力性能进行数值模拟,分析不同参数对柴油机燃烧特性的影响,从而获得最佳的O2/CO2摩尔百分比,最后在光学发动机上对典型曲轴转角时刻缸内燃烧过程进行了可视化研究。仿真结果表明,当供油提前角不变时,O2低于50%时,缸内柴油无法着火燃烧;O2为65%、CO2为35%是该方案中的最佳参数组合;当改变供油提前角时,O2为50%、CO2为50%是该方案中的最佳参数组合。光学可视化试验表明,O2/CO2环境的最大压力升高率时刻、最大放热率时刻缸内平均温度均低于正常空气时,而最大爆发压力时刻的缸内平均温度略高于正常空气时;和正常空气相比,O2/CO2环境的主燃烧期扩散燃烧速率提高约37.6%。     

甲醇-柴油混合燃料发动机喷雾及燃烧过程的数值模拟

分别建立了纯柴油发动机及甲醇-柴油混合燃料发动机喷雾燃烧过程的多维数值模型,并用试验结果对计算值进行了可行性验证。模拟计算结果表明,在不改动柴油机结构的情况下,掺烧15%的甲醇后,滞燃期变长;喷雾贯穿距离缩短,破碎能力增强,油滴索特平均直径也有所降低,这表明掺烧甲醇后具有较好的喷雾均匀性;燃油浓度场均匀性得到改善,与空气混合效果更好;Soot与NO排放均有明显降低。     

影响直喷式柴油机挤流特征的几个因素

对3种不同结构燃烧室所对应的缸内流场进行了模拟研究，系统地分析了挤流的演变过程和柴油机转速、燃烧室结构、进气涡流对其特征的影响。在上止点前或后较大的曲轴转角范围内流场相似，逆挤流叠加于由气体惯性作用保持的环涡之上并集中于燃烧室边缘，燃烧室内速度和湍流度随柴油机转速和燃烧室缩口度同向变化。进气涡流是湍流生成的主要因素并使流场复杂化，随涡流和挤流相对强弱的变化，燃烧室内形成的环涡的个数、转向和强度不同。     

基于缸盖振动加速度的柴油机燃烧始点识别

利用振动加速度信号对柴油机燃烧始点进行了识别。通过模拟计算的方法分析了缸盖表面振动加速度特征点和燃烧始点的关系,表明缸盖表面振动加速度和缸内压力二次导数具有相似的变化趋势,可利用压缩冲程中振动加速度峰值之前的过零点估计燃烧始点出现时刻。在195型柴油机上进行的台架实验结果表明,以缸内压力信号识别的燃烧始点为参考点,振动加速度识别的燃烧始点偏差在1.5°CA之内,基于缸盖振动加速度识别柴油机燃烧始点是可行的。     

燃烧室形状对105型柴油机缸内气体流动和排放特性的影响

分析了燃烧室形状对柴油机缺内气体流动和排放特性的影响。用三维有限元程序,在不喷射燃油的情况下,系统地分析了缺内气体涡流、挤流、湍流等参数随曲轴转角的变化关系,并在单缸１０５型柴油机上进行了性能试验,计算和试验结果表明,优化燃烧室内何形状可以处长缸内高涡流的持续时间,活跃燃烧后期的扩散燃烧。通过延迟喷油定时,可以达到ＮＯｘ、烟度和油耗的良好折中。