以HCCI燃烧过程为主要研究对象的模拟燃烧系统

所论述的模拟燃烧系统是针对均质混合气压燃特性试验研究开发研制的装置,主要由燃烧系统主体部分、混合气配给系统等组成。该装置具备定压燃烧过程、复合燃烧过程以及定容燃烧过程的研究试验功能,且具有良好的边界条件可控性。燃烧系统压缩终了压力可达到2.6MPa,活塞最高速度为5m/s,平均速度为2.18m/s。

对撞式喷嘴在模拟燃烧室内喷雾特性研究

为了研究对撞式喷嘴在燃烧室内的喷雾特性,采用三维相位多普勒粒子动态分析仪(PDA),测量了模拟燃烧室内对撞式喷嘴喷雾场参数的空间分布,分析了不同喷雾压力下雾化液滴的平均直径、轴向速度和径向速度的变化规律。结果表明:喷雾压力越大,液滴平均直径D30越小,正态分布特征越明显;随着喷雾向下游发展,液滴轴向速度分布向小速度偏移,喷雾压力越大,距离喷嘴较远的截面上,轴向速度损失越小;距离喷嘴越远,雾化液滴径向速度的数目分布越趋向某一狭窄速度段,且喷雾压力越大,这种分布特征越明显。

PDF输运方程模型模拟燃烧实例简析

现如今环境污染日益剧烈,尤其是空气污染更是严重影响人们的日常生活。我们知道空气中的污染物大部分来自化石能源的燃烧排放,如何找到一种最优化的燃烧方式成为了研究的新课题。商业软件Fluent就给我们提供了一种非常好的思路,通过对燃烧过程的模拟,可以更好地了解燃烧过程,从而通过前期设计控制最终排放达到环境保护的目的。

提高潞安喷吹煤粉燃烧率的工业模拟燃烧实验研究

采用六种助燃剂配成几组混合助燃剂,在高炉喷吹煤工业模拟燃烧装置上,模拟高炉风口回旋区的煤粉燃烧状况,测定添加不同助燃剂时潞安喷吹煤粉的燃烧率;结果表明,组成为CeO2、CaCO3、MnO2、Fe2O3的助燃剂是潞安喷吹煤较为理想的助燃剂。

一种固体火箭发动机通用模拟燃烧的方法

为减轻计算工作量,提高装药设计水平,提出一种通用固体火箭发动机装药模拟算法。通过UG NX软件的二次开发工具BlockStyler,生成可视化常见药型几何模型,运用UG NX最新二次开发接口SNAP获得燃面上离散点的坐标和法向等数据;使用C++语言编写模拟燃烧程序,详细讨论燃烧推移时线段相交,尖角点的处理以及曲线的拟合等方法,得到肉厚与燃面面积变化的曲线;对比解析解,阐述误差存在原因,并对误差进行了分析和处理。研究结果表明:该研究得出一种燃烧模拟算法,对提高固体火箭发动机装药设计精度和效率有一定的参考价值。

木结构配电装置室火灾燃烧数值模拟分析

数值模拟是研究整体结构火灾行为的重要手段。文章利用SAP2000研究燃烧前后木结构配电装置室的模态及其地震作用下的结构反应,经计算发现燃烧前后木结构模态、节点加速度反应时程、基底反力变化明显;随着燃烧时间的延长木结构出现周期变大、基底单向反力进一步减小的特点,但木结构基底反力的减小值会随着设计地震分组或场地类别的增大逐渐趋于零。研究表明,对于需要抗震计算的木结构建筑,需根据燃烧前后不同的结构模型评估其抗震安全性。

基于燃烧模拟和深度学习的钢包烘烤优化

为了解决钢包烘烤的粗放式控制问题,提升钢包烘烤的燃烧效果,减少污染物排放量,提出了一种耦合燃烧模拟和深度学习技术进行数据驱动建模的钢包烘烤优化方法,同时采用了修改后的加权灰色气体模型确保CFD燃烧模拟模型计算在富氧条件下保持可靠.计算结果用于建立长短时记忆(LSTM)深度学习预测模型,预测氮氧化物(NO_(x))排放量、燃烧效率和升温速率,平均相对误差分别为0.278%,0.244%和0.189%.最后对计算结果进行多目标优化,可以在一定范围内减少氮氧化物排放量,提高燃烧效率和升温速率.结果表明:氮氧化物排放量、燃烧效率和升温速率的优化量分别为242.1 mg/m^(3),7.718%和3.631 K/h,达到了优化目的.

全尺寸高压开关柜电缆绝缘故障电致燃烧试验研究及机理分析

由于开关柜的封闭特性,长期以来研究人员对于开关柜内火灾发展的时空演变规律缺乏认知,对电缆放电能否引燃、如何燃烧有争议,针对性的防范措施缺乏依据。燃烧试验难度大,全尺寸试验难以开展。文中针对高压开关柜电缆单相接地短路引发火灾的过程开展研究。搭建全尺寸试验平台,研究掌握了电缆短路起火过程中开关柜内外以及电缆外皮的温度分布情况。开展了多物理场仿真研究,构建了开关柜起火模型,掌握了火灾蔓延规律。基于仿真和试验结果对电缆电致燃烧过程中电缆材料分解过程及材料分解对燃烧的影响进行了分析。通过上述研究,掌握了高压开关柜电缆绝缘故障燃烧机理,掌握了电缆外皮温度可以很好的反应开关柜内部故障温度,为开关柜火灾预防奠定了基础。

模拟地表火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮的影响

燃烧剩余物是火烧迹地土壤表面必然存在的残留物,可以通过降水过程以及地表径流释放其所含有的矿物质和有机质至土壤生态系统,从而在一定时间内持续地对火后生态系统恢复过程造成影响。但不同火行为下,相同的可燃物所产生的燃烧剩余物可能具有不同的生态学功能,为了认知火行为对燃烧剩余物的影响,进一步了解二者对火烧迹地生态恢复过程中养分循环和能量流动的潜在影响,探究了火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征的影响。以红松人工林地表可燃物为实验材料,通过设置不同坡度和含水率为火行为的驱动因子,进行了森林可燃物床层地表上坡火和下坡火的室内模拟燃烧实验。用独立样本T检验、单因素方差分析、多因素方差分析探究了火环境对燃烧剩余物水溶性碳氮和火行为的影响,用基于距离的冗余分析(db-RDA)探究了火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征的影响。上坡火实验组的燃烧剩余物水溶性碳氮含量明显高于下坡火实验组(P<0.01);5°实验组中,燃烧剩余物的水溶性碳含量随着可燃物预设含水率的升高而升高(P<0.05)。进一步的数据分析发现火行为与燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征关系密切,火焰宽度是影响燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征最显著的火行为因素,与水溶性碳氮及水溶性碳氮比的相关系数分别为-0.515,-0.317,-0.550(P<0.01)。火焰高度、燃烧效率与燃烧剩余物水溶性碳氮含量呈负相关,火线强度与燃烧剩余物水溶性碳氮比呈负相关,持续燃烧时间与燃烧剩余物水溶性碳氮含量呈正相关(P<0.05)。红松人工林地表可燃物燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征显著的受到火行为的直接影响和火环境的间接影响。火干扰可以通过影响燃烧剩余物特性对火烧迹地生态恢复过程造成持续性的潜在影响。

HCCI燃烧模拟试验装置自动控制系统的研发

介绍了HCCI燃烧试验设备自动控制系统及其工作原理。系统利用多功能数据采集卡对温度、压力及燃烧过程参数等模拟量进行采集,对动作执行系统进行控制。在模拟量的存储方法上,实现了数据与Excel等软件的直接链接,有利于后期的数据处理;在温度采集上,通过温度仪表的RS232接口送入到计算机;在动作执行系统的控制上,实现了不独占系统资源的延时方式,可以对燃烧试验设备的运行状态进行更好地监测。

利用燃烧模拟对柴油机燃烧室的优化设计

利用CFD模拟软件FIRE及发动机热力循环模拟软件BOOST对六缸柴油机的工作循环过程及缸内的喷雾与燃烧过程进行了模拟分析,在原型机的仿真计算结果与实验值符合较好的前提下,通过对缸内燃油分布的分析,提出了综合考虑燃烧室形状、涡流比及喷孔配置等多因素的最优配置方法.结果表明,将热力循环模拟和三维燃烧模拟结合起来,既有利于实验验证,又便于对柴油机的缸内工作过程进行深入的分析.

高压共轨喷射柴油机采用燃料主喷和后喷的燃烧模拟

为了解后喷对柴油机燃烧、排放的作用,利用商用计算软件STAR-CD对高压共轨柴油机进行了改变后喷量和主后喷间隔的燃烧模拟。结果表明,后喷对NOx影响不大,碳烟显著降低。随着后喷量逐渐增大,碳烟曲线由单峰演变为双峰,且峰值明显降低,这是后喷燃油恰处于氧气较浓的区域着火燃烧,产生碳烟相对较少的结果。后喷扰动使得燃油和碳烟与氧气的混合加强,燃烧强化,高温区增大,后期碳烟氧化速率明显增大。主后喷间隔4°CA时25%后喷量的作用最明显,碳烟最终生成量减少37.6%。综合考虑热效率,认为后喷量取20%左右为宜。主后喷间隔过大时,碳烟有增加的趋势。

发动机燃烧模拟器温度场分布研究

不论是在发动机中还是在燃烧模拟器内，边界条件对燃烧过程起着十分重要的影响。文章针对自行研制的定容燃烧模拟器温度场分布进行了相关的试验研究，测取了大量内部温度数据，得到了在现有加热模式状态下燃烧模拟器内的温度场分布规律。研究表明，在本燃烧模拟器内的几何中心温度与平均温度存在较大差异，这一结果说明在本燃烧模拟装置中，测试点的温度并不能代表模拟器的平均温度，也不能代表最高温度，在模拟燃烧的计算过程中，应充分考虑装置中温度分布规律及其对着火过程的影响。

柴油机燃烧过程模拟分析

为了解柴油机燃烧的微观情况,利用商用计算软件STAR-CD对增压中冷柴油机进行了燃烧模拟分析。在试验台架上调整供油提前角,针对烟度及NOx排放性能进行了试验,为模拟计算获取了温度、压力等初始条件。对试验工况进行了燃烧模拟,结果表明,喷油过程会形成喷注头部,在喷油后期喷注尾部又从喷注整体上脱落;未来得及燃烧的燃油撞壁后,其小部分向上运动逐渐进入余隙狭缝之中,大部分向下沿ω形壁面形成滚流运动;着火首先发生在油束外缘区域,并且随着燃烧的进行,高温区一直出现在燃油蒸汽的外层。

37mmRLPG再生喷射燃烧过程的实验与模拟

该文介绍了针对直孔活塞式３７ｍｍＲＬＰＧ再生喷射燃烧过程进行实验测量和数值模拟研究所取得的结果及其分析。数值模拟中重点考虑了４种雾化和燃烧模型对模拟上述燃烧过程的适用性，它们是瞬态燃烧模型、单液滴模型、喷射雾化模型及雾化直径的燃烧室压力函数模型。发现瞬态燃烧模型和喷射雾化模型分别过高和过低地预测了着火后的压力升高率，压力函数模型预测的弹丸速度较小，而单液滴模型则既能较好地描述压力—时间历程。

天然气发动机燃烧和排放数值模拟与试验研究

针对一台燃用天然气的自然吸气汽油发动机,应用CFD三维计算软件CONVERGE建立了燃烧过程和氮氧化物生成的仿真计算模型,模拟了天然气发动机的燃烧和NOx排放物的形成,并对计算结果进行了试验对比和验证.研究结果表明,CONVERGE软件建立的模型能够对燃烧过程和氮氧化物排放量进行较为准确的计算,缸内压力曲线与NOx排放量与试验结果吻合较好.

氢燃料发动机燃烧过程模拟与分析

在分析氢作为内燃机燃料特性的基础上,针对氢气与空气的混合与燃烧过程的空间分布特性比汽油均匀的特点,提出并建立了单区模型对氢燃料发动机燃烧过程进行模拟与分析。结果显示,缸内压力与放热率的计算值与试验值相对误差在3%以内,曲线形态吻合度较高。较好地反映出实际的燃烧情况。表明采用单区模型进行氢燃料发动机燃烧过程的模拟与分析能够保证较高的准确性,进一步分析了点火提前角、当量比对燃烧过程的影响,结果表明它们对燃烧过程有较大影响。因此,控制点火提前角、当量比是调整与改善氢发动机性能的重要手段。

煤化工企业火炬NO_x排放的模拟燃烧实验

针对煤化工企业火炬气燃烧特点，设计了一套模拟燃烧装置，分别研究液化气添加量及燃烧温度对NOx的影响，并对火炬系统NOx的排放系数进行核算。结果表明，火炬系统NOx排放浓度和排放量随液化气添加量的增加而增大；同时研究发现，NOx与燃烧温度之间成正比关系，即温度升高有利于NOx的产生。根据核算结果，火炬系统NOx排放系数在0．099～0．185kg／t之间，平均为0．139kg／t。

基于复杂热解和化学反应修正的电缆燃烧模拟研究

电缆燃烧仿真模拟对电缆燃烧特性可进行有效研究,从而获取电缆火灾蔓延、烟气发展等规律,对于电缆火灾防护具有重要意义.针对多层结构电力电缆难以准确燃烧模拟的问题,本文根据实际燃烧原理建立了固相热解与气相反应研究模型.首先,对不同的固相热解设置进行了模拟,分析了热解质量损失率的差异,模拟表明复杂热解更能反映真实电缆热解的变化;其次,基于电缆燃烧气体含量对聚氯乙烯反应进行修正,并与聚氯乙烯气相反应、甲烷气相反应分别进行了模拟,分析了相同热释放速率条件下的温度场分布规律,模拟表明气相反应中燃料单位质量消耗的氧气质量以及燃烧热等因素影响了温度场的形成分布;最后,结合试验结果对不同燃烧模型进行验证.结果表明:基于复杂热解和化学反应修正的电缆燃烧模型与实际电缆燃烧情况更为吻合,误差主要在后期的燃烧衰减阶段,约为16.4%.

甲醇-柴油混合燃料燃烧的数值模拟

本文根据柴油机燃烧过程的数学模型,将Chemkin中甲醇燃烧动力学反应机理导入Fluent软件中,对各种比例下的甲醇柴油微乳液进行了燃烧模拟计算,并用S195柴油机在台架上对计算值进行测试验证。结果表明:数值模拟的方法可靠。在不改动柴油机结构的情况下,甲醇含量影响燃烧效果,低甲醇含量可以提高燃烧效率,高甲醇含量降低燃烧效率,甲醇含量为10%时最佳。