不同供氢方式对X型转子发动机性能影响的仿真研究

为了进一步提升新型动力装置X型转子发动机的性能,采用掺氢燃烧的方式改善发动机的燃烧过程。利用数值仿真建立并验证了XMv3型转子机的掺氢CFD模型,选择了进气道掺氢和燃烧室直喷掺氢两种供氢方式进行对比,探究了掺氢对缸内流动、燃烧和排放过程的影响,揭示了掺氢比例以及不同供氢方式对缸内湍动能和涡度、自由基团、缸温和缸压以及CO和NO_(x)排放的影响规律。结果表明:在进气过程中,缸内形成了伴随着两个涡团的主流场,将气体带向燃烧室的两侧,充分混合空气与燃料,有利于燃烧过程;掺氢后,燃烧区域向燃烧室两侧狭缝扩展,改善了燃烧性能,且直喷掺氢的效果要明显优于气道掺氢的;同时,由于采取高当量比的燃烧策略和掺氢提高了缸内温度,分别使得CO和NO_(x)的排放量明显增加;相比未掺氢的情况,掺氢能量分数为5%时,气道掺氢和直喷掺氢的缸压峰值分别提高了16.71%和43.15%。本研究可为X型转子发动机供氢方式的设计提供参考依据。