燃烧反应机理全局性简化及骨架机理优化

燃烧基元反应速率系数存在着一定的不确定性,会影响各基元反应对燃烧特性参数的贡献,传统图解简化法统计基元反应中各组分贡献大小也会受此影响,使组分之间的耦合强度存在着一定的不确定性.为此拟开展基于燃烧反应动力学速率系数不确定性下的机理简化和优化.首先在速率系数不确定性参数空间内均匀采集1000个可能性详细机理样本,然后应用直接关系图解法(DRG)对机理样本进行简化,并对排除的组分进行统计和排序,最终根据概率大小削减模型;其次应用全局敏感性方法判断其重要反应机理,对其中较为灵敏的反应进一步优化,最终得到可以预测相对准确的简化机理.

大涡模拟在内燃机中应用的研究进展

大涡模拟能够以比较合理的计算成本,提供更多详细的湍流信息,故近年来已经广泛地应用于科学和工程领域,并也成为内燃机缸内湍流流动与燃烧过程模拟计算的最有潜力的数值方法.综合现有研究成果,对内燃机中大涡模拟的研究进展和模拟方法进行了比较全面的评述.介绍了大涡模拟的基本概念、方法、亚网格模型,着重讨论了内燃机缸内冷态流场、燃油喷雾过程以及两相液雾湍流燃烧大涡模拟的国内外研究进展.最后论述了大涡模拟在内燃机应用中当前需要解决的问题及其发展趋势.

环境涡流对液体喷雾过程影响的大涡模拟研究

通过数值研究,以柴油机燃烧室的高温高压环境为基础分析了不同环境涡流对液体喷射过程的影响。在KIVAERC程序中加入大涡模拟(LES)程序,通过三维计算得到三个不同涡流比下液雾及蒸气的发展过程,同时对比了RANS计算结果。研究结果表明:随着流场涡流的增加,喷雾场结构变得更复杂,涡量结构得到增强。采用LES方法可以有效地反映涡流对喷雾结构的影响。

初始碳烟颗粒形成的反应分子动力学模拟

本文采用ReaxFF反应分子动力学模拟的方法研究了温度对PAH生成初始碳烟颗粒的路径的影响。低温时(400 K),PAH单体分子通过物理成核的方式形成初始碳烟颗粒。中等温度时(1600 K),PAH只能形成二聚物或三聚物,无法发生从气相单体到固相碳烟颗粒的转变。当温度升高到2500 K,PAH通过化学成核形成碳烟颗粒,PAH分子首先分解形成碳链分子,碳链分子相互链接进一步形成富勒烯结构的碳烟颗粒。

轴对称射流火焰的数值模拟及稳定性分析

燃烧过程是能源利用过程中不可缺少的环节,而燃烧不稳定现象则是燃烧过程优化应用中潜在的威胁,其导致的热释放率和压力波动会对燃烧器造成极大危害.燃烧不稳定性的产生机理研究和有效控制具有十分重要的意义。近年来很多学者围绕燃烧不稳定性做了大量的理论和实验研究,但绝大部分研究针对预混火焰而不是扩散火焰.人们认为热声的耦合作用是燃烧不稳定性产生的根本原因,瑞利(Rayleigh)准则提供了判断燃烧不稳定性的一个重要判据。本文通过轴对称射流火焰的直接数值模拟(DNS)探究了压力扰动和速度扰动对燃烧不稳定性的影响,并且利用Rayleigh准则对结果进行了分析。结果表明,通过适当地改变射流入口压力和速度脉动,能够使声能的增长受到抑制,从而为控制燃烧不稳定性提供有效的途径。