针对氢燃料发动机爆燃过程的数值模拟研究

发动机爆燃这一异常燃烧现象不仅阻碍了发动机压缩比的提高,还限制了可降低有害物质排放的新型燃烧方式应用。采用数值模拟方法,以活塞运动到上止点时的气缸作为二维计算区域,模拟了不同压力、温度初始条件下的氢气与空气混合物爆燃燃烧过程。探究了末端气体自燃及正常燃烧火焰前锋、自燃火焰前锋、压力波和温度之间的相互作用。结果表明,自燃的发生最初是由压力波在气缸内来回振荡,使得气缸内压力和温度升高造成的。在正常燃烧火焰前锋的挤压作用下,火焰前锋附近发生了自燃。自燃发生后由于正常燃烧的火焰前锋压缩使高压范围更小,压力更大。自燃并不是发生在近壁面处的,而是发生在正常燃烧的火焰前锋附近。已燃区域在靠近自燃区域的部分,压力和温度都有小幅升高。当自燃火焰前锋与正常燃烧火焰前锋运动方向完全相反时,它们之间发生强烈的相互作用,导致自燃火焰前锋的动力速度大幅降低。此外,研究发现计算区域的维数对基元反应之间的竞争是有影响的。