壁面温度和撞壁距离对柴油喷雾燃烧特性的影响

根据撞壁距离L与自由喷雾液相贯穿距L_(liquid)之比,将喷雾撞壁模式分为严重湿壁、轻微湿壁、临界湿壁、未湿壁.通过高温高压定容弹试验和OpenFOAM仿真,研究了高、低壁温条件下,4种喷雾撞壁模式对着火特性、火焰发展特性以及燃油分布特性的影响.结果表明:提高壁面温度可以促进喷雾着火及燃烧过程,且其促进作用随L/L_(liquid)增大而减小;高壁温条件下,一定程度的喷雾撞壁有利于油气混合和燃烧,低壁温条件下则相反.

直喷式柴油机涡流室燃烧系统的模拟与试验研究

为改善直喷式柴油机缸内的喷雾分布特性及混合气形成质量,从加强燃烧室内的气流运动角度出发,提出了直喷式涡流室燃烧系统,应用AVL FIRE软件对缸内混合气形成过程进行了数值模拟研究,并在单缸四气门135柴油机上进行了初步性能试验。结果表明:直喷式涡流室燃烧系统能够有效提高缸内混合气均匀性,从而改善燃烧;使用4×0.36×150°油嘴在供油提前角为7°CA时要低于10°CA时的NOx和碳烟排放。

“BUMP燃烧室”内混合气形成的多维数值研究

用CFD多维数值分析软件对BUMP燃烧室内柴油喷雾的撞壁混合过程进行了模拟计算,并与用PLIF法取得的试验结果进行了对比,二者基本吻合。试验和模拟计算结果均表明,撞壁射流在遇到BUMP后会剥离燃烧室壁面,形成二次空间射流,扩大撞壁射流与空气的空间混合体积及混合速率,出现与周围空气迅速混合的闪混现象,燃烧室壁面燃油堆积量下降。计算结果还表明,BUMP的位置、高度、形状和角度不同对形成二次空间射流及稀混合气的作用也不相同,在实际应用中应对其进行优化和合理匹配,以便降低柴油机的NOx和碳烟排放。

燃烧室壁面形状对撞壁射流气体混合过程的影响

本文研究了燃烧室壁面形状对撞壁射流气体沿壁发展过程的影响。实验发现：射流气体撞壁后主要沿壁面发展，近壁区域会形成浓混合气层，并且混合很慢。本文提出两种方法：１）在壁面设置矩形凹槽，并且利用环境的气流运动加快射流气体的混合；２）在壁面上设置条形障碍物，使射流气体脱离壁面形成空间流动。另外，本文也模拟了ＯＳＫＡ－Ｄ燃烧系统中燃油撞壁后的发展过程。

限流沿对撞壁射流近壁区混合过程影响的实验研究(一)

本文研究了射流气体撞壁后在放有条形障碍物(以下称之为限流沿)的壁面上的发展过程．实验发现：在限流沿高度合适的情况下，射流气体与限流沿相撞后会脱离壁面形成空间流动。其中，限流沿高度、射流入射角度是决定射流气体撞击限流沿后的发展过程的重要参数，限流沿的存在成功地防止了近壁处的浓混合气层的形成．

燃烧室几何尺寸对喷雾碰壁过程的影响

运用CFD软件对小缸径柴油机三种燃烧室进行了两相喷雾碰壁过程的数值模拟,考察了不同燃烧室形状对碰壁后燃油沿壁面运动、蒸发过程的影响,并比较了近壁面区域燃油浓度和缸内速度场的分布情况.结果表明,燃烧室的几何尺寸对缸内流场有着重要影响,不同的燃烧室对碰壁处燃油堆积程度明显不同,φ℃A=380°时,B型燃烧室燃油堆积情况较A型与C型严重,这主要受凹坑内壁面不同曲率的影响.当活塞运行到φ℃A=390,°碰壁点移动到挤流唇时,进入挤流区的燃油受缸内逆挤流的影响,其发展形态存在很大差异,A型与B型燃烧室油束前锋略微翘起,将有助于避免与缸壁发生“淬冷”,降低未燃HC的排放.在φ℃A=400°时,活塞下行使三种燃烧室后期的流场涡团各异,并直接影响燃油蒸气的分布.

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。

燃气轮机过渡段双腔室模型设计及优化

以燃气轮机燃烧室过渡段结构及性能为研究对象,设计了具有三排冲击孔的过渡段简化双腔室模型。采用正交试验设计、响应面近似建模方法分析求解流场及温度场,得到了双腔室模型内壁面加权平均温度及最小压强关于冲击孔角度、风向倾角的响应面模型。最后,采用内点优化算法对响应面模型进行了优化,得到了最优冲击孔角度及风向倾角,研究了最优及初始冲击孔角度、风向倾角对双腔室模型内壁面冷却性能的影响。结果表明:优化方案冷却效率比初始方案提高了7.53%。仿真分析结果对双腔室结构冲击孔角度设计具有很好的参考价值。

采用双球挤流燃烧室的汽油机缸内燃烧特性的测试

在150FMI汽油机挤流环面半球形燃烧室结构基础上,开发了双球挤流燃烧室。燃烧测试表明:双球挤流燃烧室能获得更高的平均有效压力,抑制爆燃效果明显;但燃烧放热率较低,循环变动有所增加。将双球挤流燃烧室与半球形燃烧室、挤流环面半球形燃烧室、蝶形挤流燃烧室的燃烧放热规律进行综合比较,发现双球挤流和蝶形挤流燃烧室的着火落后期明显长于半球形和挤流环面半球形燃烧室,带挤流环面半球形燃烧室的速燃期明显短于双球挤流和蝶形挤流燃烧室;强烈压缩挤流有延缓缸内燃烧过程的趋势。适当增大点火提前角,可使双球挤流燃烧室速燃期放热明显加快,平均有效压力提高,循环变动率降低,并保持抑制爆燃的良好特性。

某重型燃气轮机燃烧室冲击冷却特性研究

冲击冷却具有较高换热系数,在燃气轮机燃烧室得到重要应用。通过流固耦合传热(Coupled Heat Transfer,CHT)计算方法研究了冲击冷却孔排列方式、冲击高度与冷却孔径之比Z n/D和初始横流对某重型燃机燃烧室火焰筒冲击冷却特性的影响。得到如下结论:三者对冲击换热效率均有显著影响,其中Z n/D=3.7时,直列阵列相邻列之间的横流更规则,冷却效果优于错排阵列;当Z n/D在2.0~6.0范围内时,随着Z n/D的增大,冷却效率呈现先增大后减小的趋势,存在一个最佳换热范围2.7≤Z n/D≤4.6,此时射流冷却与对流冷却匹配合理,冷却效率较高;初始横流对冲击冷却性能有很大削弱作用,应在设计时尽量避免。

直喷式柴油机撞壁喷雾燃烧室的仿真与分析

为改善燃烧室内喷雾的空间分布,促进油气更好地混合,设计了一种新的直喷式柴油机撞壁喷雾燃烧室。对不同喷孔夹角在燃烧室内形成的近撞(包括全撞和半撞)及远撞喷雾方式的缸内混合气形成与燃烧过程进行了数值模拟。结果表明,从燃空比分布来看,半撞喷雾方式混合气最均匀,全撞方式次之,远撞方式最差。至于排放,远撞喷雾方式生成的NO排放最低,而半撞喷雾方式生成的碳烟排放最低。

CA6102型车用汽油机燃烧室的改进

在单缸试验机上对ＣＡ６１０２型汽油机燃烧室的改进试验结果表明：该燃烧室在燃用ＭＯＮ７０汽油时具有较强的抗爆能力和较高的燃烧速率，利于采用较高压缩比和燃用稀薄混合气，改善了发动机的燃油经济性和动力性，且生产时无须更改原有加工设备，便于推广应用．

基于变海拔柴油撞壁喷雾着火特性可视化研究

使用定容燃烧弹模拟一款重型柴油机在海拔为0、3.0和4.5 km条件下运行时缸内的热力学状态,研究了不同海拔下柴油撞壁喷雾的着火特性.分别使用背光散射成像技术和广域低通化学发光成像技术,实现了喷雾和着火过程的可视化.研究结果表明:高海拔对撞壁着火过程有明显的抑制效果,撞壁距离为57 mm时,海拔从0 km升高到4.5 km,着火延迟从0.57 ms延长到0.89 ms,着火距离从14.83 mm增大到18.68 mm,而且高温着火区域面积增加,出现多区域同时着火的概率增大;相同海拔下不同撞壁距离对着火延迟的影响很小,但是由于平板的存在限制了喷雾向下游的发展,不同撞壁距离会显著影响着火位置,而且海拔越高,不同撞壁距离对着火位置的影响效果越明显.

CA1102汽油机挤气射流燃烧室研究

对 CA110 2单缸汽油机原楔形燃烧室进行了改进研究 ,使燃烧室内在压缩过程中产生挤气射流。实验表明 :挤气射流对提高燃烧速率 ,缩短燃烧持续期 ,改善放热规律有明显的作用 。

均质GDI汽油机混合气形成的影响因素研究

文中以一款增压直喷汽油机燃烧系统开发为例,从低速及高速两种工况,研究了气道及燃烧室形状、油束布置方案等因素对缸内混合气形成过程的影响。分析结果显示改变进气道及燃烧室屋脊形状、增加缸盖排气侧挤气面积以及调整油束喷射角度,可以提高缸内滚流运动强度、加强油气混合过程,从而有效改善了点火前缸内混合气的分布情况。研究了高转速下喷油时刻对混合气形成及燃油湿壁情况的影响,结果显示喷油起始角为390°CA时综合效果较好。采用较优方案组合进行的初步性能试验表明,外特性及部分负荷工况下的燃烧效率较高,动力性及经济性基本达到既定目标。

柴油机燃烧室匹配参数对撞壁喷雾特性的影响

利用高速纹影摄像技术,研究了喷油器喷孔角度、喷孔与活塞顶面间的撞壁距离、燃烧室缩口半径和凸台夹角对柴油撞击燃烧室壁面后喷雾特性的影响。研究结果表明,试验条件下适宜的喷孔角度为75°,增大喷孔角度可以促进喷雾撞壁后的油气混合,但是喷孔角度过大会增加油束撞击气缸盖和气缸套的风险;适宜的撞壁距离为4.2mm,即压缩上止点前15°CA(CA指曲轴转角),较小的撞壁距离会促进喷雾液滴在凹坑区域的碰撞与黏结,而较大的撞壁距离不利于燃烧室中心区域的空气利用;此外,适当增大缩口半径可以促进燃油与空气的混合,减小燃烧室壁面的燃油湿壁面积;改变凸台夹角可以控制撞壁后喷雾在燃烧室中心区域的扩散速度。

E160C柴油机燃烧室挤流运动的组织与改进

分析了燃烧室挤流运动对E160C柴油机油膜-雾化燃烧方式的影响，提出了两种不同的燃烧室设计方案，比较了它们在挤流强度、混合气形成及燃烧方面的差异，并通过实验进行了验证。

不同湿壁条件下喷雾碰壁燃烧过程分析

利用定容燃烧弹试验装置,分别改变定容弹燃烧室内充气密度及喷油孔直径获得不同的湿壁条件,充气密度及喷孔直径范围分别为7.5～15.0kg/m^3及0.11～0.22mm,采用高速摄像机拍摄研究了不同湿壁条件对喷雾碰壁燃烧过程的影响。结果表明:喷雾燃烧滞燃期随充气密度的减小而增大,并且随着湿壁程度的增加而增加,滞燃期受充气密度的影响更显著。而在给定的高喷油压力高进气密度条件下,不同喷孔直径下的喷雾雾化效果都十分良好,喷雾着火主要受化学准备时间影响,滞燃期的波动不大。随着湿壁程度的加重,喷雾燃烧更晚进入高温着火阶段,后燃现象加重,燃烧持续期增长,碳烟的生成量急剧增多。

冶金法制备太阳能级多晶硅工艺技术研究

以纯度99%的工业硅为原料,通过造渣熔炼、电子束炉真空熔炼和定向凝固手段进行了太阳能级多晶硅制备的研究。结果表明通过造渣熔炼、电子束炉熔炼、两次定向凝固的工艺成功地将工业硅中的总杂质含量（质量分数）降到了1 ppm以下,其中B低于0.3 ppm、P低于0.5 ppm、总金属杂质含量TM低于0.2 ppm、C浓度低于5×1016atoms/cm3、O浓度低于1.0×1017atoms/cm3,产品达到太阳能级多晶硅标准。与国内外已公布的冶金法制备太阳能级多晶硅工艺流程相比,本工艺未采用酸洗,清洁高效,没有任何污染。

6100QSD高性能低污染新型射流燃烧室汽油机

对新型６１００ＱＳＤ汽油机射流燃烧系统进行了研究．试验结果表明：新燃烧系统与原机相比，抗爆能力和稀燃能力明显提高．发动机最大功率由９１．１ｋＷ提高到９７．８ｋＷ，最大转矩由３２７．７Ｎ·ｍ提高到３５８Ｎ·ｍ，最低燃油消耗率由２９６，８ｇ／（ｋＷ·ｈ）降低到２６７．２ｇ／（ｋＷ·ｈ）。怠速排放指标有所改善，并且对燃油辛烷值的变化有较好的适应性．