多孔介质中往复流动下超绝热燃烧技术的进展与前景

多孔介质中往复流动下的超绝热燃烧被认为是目前最先进的燃烧技术之一,对其原理、发展背景和关键技术做了简介,并分别从基础研究和应用研究两方面,对该技术迄今的研究进展进行了综述。最后,指出了以往研究的不足,并对该领域今后应当着重开展的研究工作进行了探讨。

液态金属熔体中气泡运动特性数值模拟

为了揭示高温液态金属熔体中气泡运动规律及其影响因素,应用VOF方法对单个气泡在液态金属中的运动特性进行了数值计算,得到了与实验数据相符合的气泡变形及上升速度规律;分析预测了表面张力对气泡变形过程的影响及单个气泡在液态铝熔体中的运动轨迹.结果表明,气泡的变形随着奥托斯数的减小而减小;其运动规律是呈螺旋式上升的,容器半径越小、气泡越小,气泡的摆动幅度越大.

单个气泡在液态金属搅拌流场中运动与变形的数值模拟

用“准三维”数值模拟方法研究吹气发泡法制备泡沫铝的过程中,单个气泡在铝熔液搅拌流场中的运动与变形。液体流场采用多重参考系法进行三维模拟,对气泡运动的二维模拟则在三维流场中的一个通过搅拌轴的特征平面上进行。这样既能捕获气泡在搅拌流场中运动的基本特征,又能大大降低计算成本。应用流体体积分数(volume of fluid,VOF)方法对气液两相之间的界面进行追踪。通过对不同表面张力气泡的计算,总结出流场中关于气泡运动路径和导致气泡变形直至破碎的三种主要机理。

甲烷在多孔介质中过滤燃烧制氢的数值模拟

对燃料极富条件下(φ>2.0)甲烷在多孔介质中的部分氧化重整制取氢气的工艺过程进行了数值模拟。建立了一维定常双温度模型,采用详细化学反应机理GRI1.2,着重研究燃烧区峰值温度、主要化学组分的分布规律和氢气的转化效率。讨论了混合气体流速、当量比等参数对甲烷转化特性的影响。数值模拟结果与文献[4]的实验结果基本吻合。

纤维质颗粒床阴燃特性的数值模拟

以木材为样本研究纤维质燃料的阴燃特性，建立了颗粒床阴燃的二维两相流数学模型，用单步总反应模拟燃烧，用ＰＩＳＯ算法求解．研究了不同工况下阴燃波的传播规律，讨论了气体流速、点火面积、空隙率和颗粒大小等参数对阴燃传播特性的影响．研究结果对于火灾的预防与控制有一定的参考价值．

内燃机跨临界/超临界燃料喷雾混合过程的机理与模型

高密度低温燃烧等内燃机燃烧新概念的提出,使得跨临界/超临界燃料喷射与喷雾混合成为内燃机研究者面临的一个重要课题.跨临界/超临界下的液体射流与喷雾形成具有与亚临界工况本质不同且极其复杂的机理.首先对跨临界/超临界液体射流喷雾的特征与机理做了简要介绍;然后,对迄今国内外在该领域的研究进展进行了比较系统全面的评述,同时指出了其局限与不足.在全面审视前人关于直喷式内燃机燃料喷雾混合过程的机理与模型研究的基础上,提出一个新的跨临界/超临界环境下液体燃料喷射与混合气形成的数理模型——"混合层回缩"(MLR)模型;并进而建议,采用微观、介观与宏观研究相结合的5步策略,构建直喷式发动机亚临界/跨临界/超临界燃料喷雾混合过程的全工况统一模型.

均质压燃(HCCI)发动机数学模拟:进展与挑战

均质压燃(HCCI)发动机由于其突出的优越性已成为世界范围的研究热点,数学模拟在其中发挥着日益重要的作用.因此,对近年来HCCI数学模拟研究的进展做了较全面的评述.着重介绍了化学反应动力学模型的研究方法和最新成果.对HCCI发动机计算机模拟的发展现状按单区模型、多区模型和多维模型分别进行了讨论.前二者在HCCI总体燃烧特性预测与分析方面已取得了显著的成绩;而后者由于计算机资源的限制,目前尚处于发展初期.最后,针对该领域存在的问题和今后重点研究方向提出了建议.

一种新概念内燃机——基于多孔介质燃烧技术的超绝热发动机

多孔介质中的超绝热燃烧是一种先进的燃烧技术 ,具有高效低污染的特点。将这一技术应用于发动机领域 ,有可能引起内燃机技术和产业的一场重大革新。介绍超绝热燃烧的概念 ,讨论了多孔介质中往复流动下超绝热燃烧的特点 ,对多孔介质发动机的工作循环作了简单的热力学分析。在此基础上 ,对当前国外超绝热发动机的基础研究进行综述 ,着重介绍了分别由美国、日本和德国提出的三种超绝热发动机的方案的理论和实验研究进展 ,以期引起我国内燃机界对这一发展动向的关注。

平行微通道内气体混合过程的DSMC模拟

研究微通道中的气体混合是了解气体在微尺度下相关行为的重要内容,并且对于涉及微尺度下化学反应如燃烧问题的探索具有重要意义。利用直接模拟蒙特卡罗法(direct simulation Monte Carlo,DSMC),采用变软球(variable soft sphere,VSS)模型,数值模拟了高度为1μm的平行微通道中不同壁面调节系数和不同隔板厚度下CO、N2两种气体的混合过程。结果表明:增大壁面调节系数不仅可以缩短混合长度,还可以使混合过程向上游推进;隔板厚度的存在使得隔板末端附近出现很小的非平衡回流区域,并促进混合过程的进行;隔板厚度的增加对气体分子向另一组分上游的扩散影响较小但会缩短混合长度。

从传统走向未来———德国研究生教育的特点、动向及其启示

从传统走向未来———德国研究生教育的特点、动向及其启示解茂昭现代的博士生教育起源于德国。普鲁士教育部长威廉·冯·洪堡在１８１０年改建柏林大学时提出了教学与科研相统一的办学思想。在这一思想指导下，德国培养出了西方第一批现代型博士。近两个世纪来，以研究所...

强压缩湍流雷诺应力模型中压力应变快速项的探索

对压力应变快速项的五个模型作了压缩性修正，即在模型中引入了由于平均流可压而导入的不为零的平均速度散度，并把五个模型计算所得的雷诺应力各向异性张量分量、平均湍能及压力应变快速项的值与快速畸变理论的计算结果作了比较．结果表明，包含湍流应变史效应的线性模型可达到四阶非线性模型的精度．

直喷式柴油机缸内涡流、挤流和湍流的数值研究

用二维数值分析方法研究直喷式柴油机燃烧室内气流运动的规律，着重研究压缩 行程期间缸内涡流、挤流和湍流的演变规律及三者之间的相互作用。计算基于任意拉 格朗日－欧拉法．采用ｋ－ε双方程湍流模型。对两个典型燃烧室的计算表明：无涡流 时，接近上死点时缸内流场主要受挤流控制；随着挤压面积的增大，挤流．涡流和湍 流都同时增强；涡流会使流场大大复杂化，而且随涡流的强弱不同，燃烧室内形成不 同的流动图案；初始涡流是缸内湍流生成的重要因素，挤流对此也有一定贡献。

液态泡沫铝合金泡孔长大与析液过程的数值模拟

建立了一个描述液态泡沫铝合金中气泡分布随时间变化的数学模型,其中同时考虑了气泡间气体扩散和析液过程的影响,即耦合求解泡沫尺寸分布方程和一维析液方程,从而得出泡沫中气泡孔径分布随时间的变化规律.通过与液态铝泡沫试验结果的对比验证了该模型的正确性.计算结果表明泡径随时间以指数规律增长,这与MacPherson等人新近的理论结果相符合.研究了初始液体体积分数、表面张力、亨利常数、扩散率等因素对泡沫尺寸分布演化的影响.结果表明:表面张力越大、亨利常数越大,泡沫尺寸演化过程越剧烈.

燃油喷雾场结构和雾化机理

本文以柴油机中高压瞬态燃油喷雾为重点,综述了发动机喷雾场结构及雾化机理的研究现状和发展趋势.首先介绍了液体射流分裂破碎的四种不同形式,喷雾场的分区及各区中主要的力学和物理效应.然后着重介绍了国外在雾化机理研究中早期提出的有代表性的学说及近十年来新的研究成果.最后对喷雾场及雾化过程数值模拟方面的最新进展作了概述.

碳粒填充床在驻点流场中燃烧的计算研究

建立了碳粒填充床在驻点流场中燃烧的数学模型。此模型由床内一维两相流和床表面边界层流动耦合而成。采用ＰＩＳＯ算法求解。通过计算确定了不同工况下表面反应与气相反应相互作用规律，以及流动参数和碳粒大小对填充床质量燃烧率的影响，计算结果合理。

非定常强压缩性湍流流动的数值模拟

当前在工程中应用最广泛的湍流模型是κ-ε双方程模型,但它对相当多的流动并不适用或不完全适用。内燃机气缸内的气体运动就是典型的一例。本文基于快速压缩假设,对κ-ε模型做了修正,使其能应用于高度非定常又有强烈压缩性的湍流流动。

碳粒填充床燃烧及着火熄火特性的数值分析

本文提出了碳粒填充床在驻点流场中燃烧的一个轴对称二维数学模型。此模型由床内的气固两相流和床表面上驻点边界层流动两个子模型耦合而成。利用自编程序借助ＰＩＳＯ方法求解两组方程。分别计算了冻结流、平衡流和有限气相反应速率流这三种情况。通过计算确定了不同工况下碳粒床的质量燃烧率及燃烧过程中各参数的分布和变化规律，并对碳粒床的着火与熄火特性进行了分析和探讨。计算结果合理，表明本模型可应用于阴燃及其转变为明火过程的模拟研究。

湍流的压缩性效应及其数值模拟

综述了可压缩流体中湍流流动的研究现状，重点针对快速大变形情况下湍流的特性进行论述．讨论了可压缩湍流中扰动的三种模态和能量的转换与平衡关系，对快速畸变理论和可压缩湍流的数值模拟方法作了简要介绍．

保障博士学位论文质量的几点建议

保障博士学位论文质量的几点建议●解茂昭保障和提高博士生培养质量是一项复杂的系统工程。它涉及学术的、经济的、社会的和人文的诸多因素。要建立起一套完善的博士生培养质量保障体系，有赖于教育界、学术界乃至全社会的共同努力。这里仅就博士学位论文质量的保障谈几点...

内燃机气缸内湍流流动的数值模拟

本文基于快速压缩假设,对不可压流的标准κ-ε的双方程湍流模型进行了压缩性修正。8方程增添了两项,其系数C_3,C_4的取值根据压缩方式的空间维数确定。同时引入Richardcon来修正系数C_2,以考虑旋流影响。将此模型应用于内燃机气缸内压缩过程。计算结果表明,本模型能预测湍流参数,特别是湍流尺度的变化规律并与实验基本吻合。