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.

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.

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。

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。

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%.

基于MAXScript的物体燃烧模拟

燃烧的模拟过程要考虑燃烧火焰、烟雾、物体自身的诸多变化等效果,不同物体的具体变化也不相同。运用MAXScript脚本语言实现对于物体燃烧的模拟,包含场景与物体自身属性的设置、材质、火焰的生成、粒子系统的脚本设计、大气效果的运用等。模拟结果基本上实现了较为真实而快速的物体实时燃烧。

涡流室式柴油机冷起动时的准维燃烧模拟计算

从实测示功图的形状可知 ,涡流室式柴油机在冷起动过程中存在 3种典型的非稳态燃烧过程 :V型、W型和 Y型。在试验研究的基础上 ,首次建立了涡流室式柴油机冷起动时非稳态燃烧过程的准维模型 ,分别计算和分析了 3种不同燃烧过程主、副燃烧室中的放热特性及排放生成情况 。

网格尺寸与湍流模型对柴油机燃烧模拟的影响

以某小型高速柴油机为例,建立不同网络尺寸的燃烧室数值模型,应用化学反应动力学燃烧模型,对比研究不同网格尺寸对燃烧模拟的影响,并利用中等网格尺寸的燃烧室模型研究标准k-ε、ζ-f、RSM-SSG 3种湍流模型对燃烧计算的影响。研究发现:网格尺寸和湍流模型对燃烧中的宏观参数影响不明显。3种网格尺寸模型计算得到的CO和C_2H_4的空间分布在微观上存在明显差别,网格越精细,不完全燃烧产物在油束前锋的火焰中心处越集中;3种湍流模型计算得到的CO和C_2H_4的空间分布形态相似,但浓度的时空分布存在一定差别。

均匀混合压缩燃烧发动机燃烧模拟的研究动态

总结了均匀混合压缩燃烧 (HCCI)发动机化学动力学燃烧机理在理论上所取得的进展和应用情况 ,重点介绍了现有的化学动力学模型中反应物种类和化学反应式个数的选取方式及依据。讨论了将流体力学、热力学、化学动力学等结合起来的单区模型和几种多区模型的基本建模原理、优势及存在的问题 。

火花点火式天然气发动机燃烧模拟计算及爆燃预测

本文提出了一种利用化学反应动力学模型与燃烧模型及紊流火焰传播模型建立的点火式天然气发动机双区燃烧模型 ,用该模型能较好地模拟点火式天然气发动机燃烧过程 ,并能实现爆燃预测及研究其发生的诸多因素。采用此模型对CA6 10 2汽油机改装为点火式天然气发动机 (以下简称为“CNG发动机”)进行模拟计算的结果与试验结果能较好地吻合 ,证明了该模型的可行性。

基于CHEMKIN的E10乙醇汽油的燃烧模拟研究

应用化学反应模拟软件CHEMKIN,基于汽油及乙醇的燃烧机理形成模拟乙醇汽油燃烧所需的机理文件,利用单区模型对乙醇汽油燃烧过程进行模拟,分别讨论进气温度、进气压力和压缩比对乙醇汽油燃烧过程的影响。

常压夹带流气化/燃烧模拟器下超细煤粉燃尽特性试验研究

利用常压夹带流气化/燃烧模拟器,对元宝山褐煤进行了超细煤粉燃尽试验研究。在相同的试验条件下,考察了不同粒径超细煤粉的燃尽特性,得出超细粉在炉内的停留时间应在600 ms以上,最佳平均颗径50μm左右,这样既利于煤粉燃尽,又可兼顾煤粉的磨制经济性。此结果对超细煤粉再燃降低NOx排放的研究具有较好的参考价值。

可提高航空发动机性能预测的先进燃烧模拟技术研究

基于大涡模拟的先进燃烧模拟技术因其预测精度和反映燃烧动态的能力成为高性能航空发动机燃烧室设计的必要工具。本文对美国和欧洲在该技术领域的发展状况、代表性软件及其工业应用情况进行了综述。

内燃机燃烧模拟现状及应用的研究

传统的内燃机燃烧过程的探索主要通过燃烧实验,但受实验条件、检测条件等多方面限制,燃烧过程很难被控制,研究针对内燃机燃烧模拟方向进行现状分析及应用探讨,减少了燃烧实验难度,内燃机的燃烧决定了内燃机的动力效果与经济价值,对内燃机的排放与环境影响程度也有着重要影响作用。

东华大学建成首个燃烧模拟实验室

如何科学评价防火服、消防服等特种服装的防护性能是一个困扰业界的难题。东华大学的“火人”将使这个难题迎刃而解。“火人”穿着成衣在火海中走一遭，就能测评出特种防护服装对人体的实际防护效果。东华“火人”是一个身高175em的燃烧假人。他依据中国成年男性的体型定制，身体表面均匀分布135个高温传感器。在燃烧模拟环境实验室里，

薄型材料竖向燃烧模拟研究

本文在实验的基础上运用Simtec火灾模拟软件对薄型材料的两面临空竖向燃烧情况进行模拟,并与实验结果进行对比。模拟结果验证了该软件在薄型材料竖向燃烧模拟方面的可行性与有效性。

基于OpenMP4.0的发动机燃烧模拟软件异构并行优化

LESAP是一个超燃冲压发动机燃烧数值模拟软件,可模拟发动机燃烧室内的燃烧化学反应与超声速流动,具有实际工程应用价值,其计算量巨大.面向通用CPU与Intel集成众核协处理器(many integrated core,MIC)构成的新型异构众核平台,使用新的OpenMP 4.0编程标准,实现了LESAP软件面向异构并行平台的移植,并采用SIMD向量化、数据传输优化、基于网格块划分的负载均衡等技术进行了性能优化.性能测试结果表明异构版本比纯CPU版本性能更佳.在天河二号超级计算机的1个结点(含2个12核的Intel Xeon E5-2692CPU加3块Intel Xeon Phi 31S1P协处理器)上,对一个实际超燃发动机燃烧数值模拟问题,网格规模为532万单元时,每时间步的平均执行时间从原来纯CPU版的64.72s减少到21.06s,性能加速比达到约3.07.

湍流燃烧模拟中化学反应的加速算法研究进展

为研究湍流燃烧数值模拟中化学反应机理计算的加速方法,讨论了动态自适应化学(Dynamic Adaptive Chemistry,DAC)方法和Krylov子空间近似的指数格式的应用情况。在湍流火焰大涡模拟中,使用DAC简化可以加速化学反应计算。然而,在并行燃烧数值模拟中,处理器核心的负载极度不平衡,加速效果有限。而Krylov子空间近似的指数格式的加速效果可以作用于每个处理器核心,更有利于整体计算效率的提高。在同等精度下,相比于隐式格式耦合DAC和MTS加速方法,Krylov子空间近似的指数积分格式对化学反应计算的加速效果更为显著。

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。