中心分级贫油直喷燃烧室冷态流场特性

为了研究中心分级贫油直喷燃烧室冷态流场特性及头部结构参数对中心回流区的影响,采用数值模拟方法对不同结构参数下的冷态流场开展对比研究,并对基准方案进行了试验验证。结果表明:副模收敛角度以及喷嘴轴向位置对回流区影响较小,副模旋流叶片角度以及主副模头部径向间距对回流区影响较大。随着副模旋流叶片角度增大,副模出口旋流加强,引起出口气流张角增大,使得中心回流区体积扩大;随着主副模头部径向间距增加,削弱了主副模出口气流在切向方向上的相互影响,主模出口气流得以充分发展,中心回流区体积扩大。

利用定容燃烧弹研究天然气掺氢混合燃料直喷燃烧循环变动

利用定容燃烧弹开展了天然气掺混0％～40％氢气混合燃料直喷燃烧循环变动研究，高压气体燃料（8．0MPa）喷入定容燃烧弹模拟直喷发动机燃烧条件。在整体当量比为0．6和0．8下，试验采集了火焰发展图片和燃烧过程容弹内压力，从火焰发展图片和燃烧特征参数两个方面分析了掺氢和混合气分层分布对天然气直喷燃烧循环变动的影响。结果表明：燃烧循环变动起始于火焰发展初期阶段。随着掺氢比增加，火焰形态更规则且更集中于点火电极。同时，由于直喷燃烧方式混合气分层分布，能够实现低循环变动的稳定稀燃。循环变动随着掺氢比的增加而减小，这种趋势在稀燃工况（Ф=0．6）下更加明显。在直喷燃烧方式下，由于混合气分层分布减弱了火焰发展初期阶段对后续燃烧过程的影响，因此燃烧特征参数间呈现相互独立的关系。

贫油直喷燃烧室燃烧稳定性的数值研究

贫油燃烧过程中很容易产生振荡燃烧现象,而振荡燃烧则会进一步影响燃烧室中氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)的生成与排放。为了研究振荡燃烧的触发机制及其对NOx生成与排放的影响,利用FLUENT中的离散相模型、非预混燃烧模型和混合分数/PDF平衡化学反应模型,对贫油直喷燃烧室内的航空煤油/空气非预混燃烧进行了大涡数值模拟,亚网格模型采用WALE模型。将计算与实验值进行比较发现:在喷嘴附近区域,数值结果与预测结果略有差异,在其他区域,数值计算的各个物理参量值都与实验值非常吻合。通过改变入口空气流速,触发了振荡燃烧,其主频为560和1200Hz。对燃烧稳定性的模拟表明,可以通过调整燃烧室的入口条件来激励或者抑制振荡燃烧现象的出现。在此基础上分别计算了稳定燃烧和不稳定燃烧时的NOx排放,结果表明振荡燃烧现象的出现明显改变了NOx的生成与排放。

新型汽油机缸内直喷燃烧系统用电控系统的开发

介绍了基于射流燃烧系统的一种新型缸内直喷燃烧系统的研究开发,重点介绍了其中的电控系统。所开发的电控系统基于ＰＣ机,运行于ＤＯＳ操作系统下,扩展性好,利用自带汉字小字库技术编制成中文操作界面,兼顾了操作方便和响应实时性,集成的数据采集系统可在对发动机进行控制的同时实现大数据量的采集和在线数据显示。试验表明,该套系统工作稳定可靠,能初步满足新型缸内直喷燃烧系统的要求。

多点贫油直喷燃烧室流动特性的数值研究

采用雷诺应力模型(RSTM)对于两种多漩流器阵列结构的非反应流场进行了数值研究。在两种结构中一种为同旋向漩流器阵列,另一种为反旋向漩流器阵列,每种结构均按3×3阵列排布。计算结果表明,两种结构产生的流场十分复杂,同旋向漩流器结构中九个漩流器产生的回流区迅速变形衰减,在远离漩流器阵列的下游,形成了一个大的总体漩流;而在反旋向漩流器中各回流区维持了较长的长度。两种结构流场中存在的多个回流区及强湍流表明燃烧室有潜力实现良好的燃烧性能。通过将RSTM计算结果与激光多普勒测速仪(LDV)测量值进行比较发现,RSTM准确描述了绝大部分流动特性,较好地求解了回流区和高速度梯度问题。

天然气直喷燃烧的可视化研究(英文)

利用高速摄影装置开展了天然气直喷燃烧的可视化研究。研究结果表明:缸内形成的分层充量分布与喷射方式有关,双点平行喷射和单点喷射将比双点对向喷射形成的充量分层强。双点平行喷射和单点喷射时火焰将向燃料喷流的下流区发展,而双点对向喷射时火焰显示出由燃烧室中心向外围方向发展的特征。天然气直喷燃烧呈现出湍流燃烧特征的皱褶火焰前锋面。通过优化喷射正时形成的可燃分层充量可实现直喷天然气超稀燃烧。

两种直喷燃烧系统燃烧噪声评价参数的对比研究

对采用两种典型在喷燃烧系统的S195D柴油机和E1974油机进行了对比研究，从压力升高率，压力升高加速度以及压力频谱曲线等方面分析比较了不同直喷柴油机的燃烧噪声，并给出了分析比较结果。

新型汽油机缸内直喷燃烧系统的研究

所开发的汽油机缸内直喷燃烧系统基于射流燃烧系统,由燃烧系统、燃油供给系统和相应的电控系统3部分组成。根据喷油器不同布置方案,设计了2种燃烧室。所开发的汽油机缸内直喷燃烧系统的高压供油系统能基本满足系统喷油要求,研制的电控系统基于PC机,可在线调整控制参数和采集数据。通过一台改装的单缸试验机,研究了喷油正时对发动机运转性能的影响。

贫油直喷燃烧室回火的数值研究

针对燃烧稳定性中的回火问题,对贫油直喷燃烧室的回火特性进行了研究。燃烧中的回火指的是火焰从燃烧室传入到了预混区中的这样一种现象,它包含了声波、湍流、燃烧之间的复杂的相互作用,是燃烧研究中的关键问题之一。利用Fluent中的混合分数/PDF平衡化学反应模型对贫油直喷燃烧室进行了大涡模拟,分别计算了冷态和热态下的流场,捕捉了贫油直喷燃烧室内回火的动态过程,其中亚格子模型采用WALE模型,燃油射流采用离散相模型。研究结果表明,大涡模拟能够较好地反映流场分布情况,贫油直喷燃烧室内存在中心回流区,模拟结果与实验结果吻合较好;贫油直喷燃烧室中的回火发生在中心流区域,回火时,中心回流区向上游移动,这促使了火焰的向上游传播,并最终导致了回火的发生。

旋流器以及火焰筒结构对贫油直喷燃烧室的燃烧性能影响

基于对优化使用贫油直喷(LDI)燃烧室的航空发动机提高燃烧效率、降低有害排放的需求,本文通过燃烧试验研究探讨了火焰筒出口尺寸可改变的单元贫油直喷燃烧室,在使用不同结构的旋流器时的燃烧性能(旋流叶片安装角为55?)。试验中分别测试了使用单级轴向旋流器,同向双级轴向旋流器以及反向双级轴向旋流器的单元LDI燃烧室的燃烧性能。并且在每次燃烧试验中,测试了火焰筒出口面积从100%逐步缩小至25%对燃烧效果的影响。基于对燃烧效果的分析,探讨了旋流器结构以及火焰筒结构对燃料与空气混合速率以及效果、生成火焰形状和稳定性以及燃烧效率的影响。

燃油直喷燃烧技术

这一新技术的基础技术的应用起源于20世纪30年代，但长期以来没有得以发展，只是到了近些年．由于电子技术和其它系统性能的提高．才使这种新概念有所作为。

燃油直喷燃烧技术及市场发展

燃油直喷燃烧技术发展回顾：从1996年起，日本的三菱公司开始了燃油直喷燃烧技术(GDI：Gasoline Direct Injection)发动机的开发工作，西门子和雷诺两公司也联手致力将GDI技术应用于雷诺的Megane汽车上。同时，Delphi也宣布将和Orbital发动机制造公司共同投资开发一种火花塞和燃油直喷混合的发动机系统，这个系统只需要一个通往汽缸燃烧室的孔。

几何结构对贫油直喷燃烧室流场特性影响的研究

基于现有单点贫油直喷燃烧室,采用数值模拟方法研究了头部几何角度对燃烧室流场特性的影响。分别对比了冷态与燃烧态条件下不同头部几何角对燃烧室轴向速度分布、燃烧效率、总压损失等特性的影响。研究表明:在所研究的几何角度范围内,冷态下头部几何角度对回流区的长度影响很小,对回流区内轴向速度分布具有较大影响。燃烧态下随着头部几何角度的增加,回流区轴向尺寸逐渐增加,中轴线上轴向速度值逐渐降低。燃烧室的出口平均温度、燃烧效率、总压恢复系数基本保持不变,60°结构产生的NO_x生成量最低,30°结构产生的NO_x生成量最高。

小缸径柴油机直喷式燃烧系统的研究与试验

本文论述了小缸径(80mm以下)柴油机直喷式燃烧系统的研究与试验,给出了有代表性的DI175F直喷式柴油机的研究试验结果,并与原机175F和国外同类机型柴油机性能做了比较。其比燃料消耗率由原机278g/(kW·h)降低到250.9g/(kW·h),手摇起动最低温度由原机0～5℃降低到—12℃。本研究结果性能指标已达到国外同类机型90年代水平,为我国小缸径柴油机直喷技术的应用提供了可靠的依据。

利用火花点火式快速压缩装置进行天然气直喷分层燃烧可行性的研究(英文)

利用快速压缩装置进行了天然气直喷分层燃烧可行性的研究。结果表明 :天然气分层燃烧具有短的初期火焰发展期和主燃期以及高的燃烧压力。分层燃烧可使稀燃极限延伸到很小的当量比。由于过度分层 ,CO在当量比大于 0 .8时急剧增加 ,而 NOx 的峰值也因充量分层而出现在小当量比处。燃烧效率在当量比处于0 .1～ 0 .9范围时高于 0 .92 ,在极小当量比时由于未燃混合气淬熄 ,在当量比时由于过度分层而使燃烧效率降低。根据燃烧产物计算的燃烧效率与根据放热分析获得的燃烧效率一致。因此 ,天然气直喷分层燃烧在宽广的当量比范围内可望实现高效燃烧火花助燃发动机的宽广的高效燃烧。