CO2掺混比对甲烷HCCI燃烧特性的影响

基于微型均质充量压燃(HCCI)自由活塞动力装置内自由活塞单次冲击过程,通过试验与数值模拟的方法,对比分析了甲烷掺混不同比例的CO2时,混合气着火时刻、微燃烧室内的温度、压力以及装置做功能力的变化.结果表明:在初始当量比为0.5时,甲烷中CO2的掺混使混合气着火时刻延迟、燃烧速率变慢,微燃烧室内的压力与温度峰值后移且降低,混合气体的爆燃现象得到改善.随着甲烷中CO2掺混比的增加,混合气的着火与燃烧不断恶化,装置的做功能力不断减弱,同时装置所需的启动能量不断增加;当CO2掺混比达到40%时,自由活塞的速度增量减少2.67m/s,平均有效指示压力减少0.584MPa,同时装置所需的启动能量增加至0.1824J.当CO2掺混比达到58%时,混合气无法被压燃,微动力装置不对外做功.在保证装置做功能力的基础上,甲烷掺混一定比例的CO2,微燃烧室内平均温度能够降低30~100K,微动力装置可以降低对微燃烧室材料的依赖,实现低温燃烧.

不同CO_2浓度下负直流电场对C_3H_8/O_2/Ar/CO_2预混火焰的影响规律

为了揭示电场对火焰效应与火焰传播速率的关系,在定容燃烧弹上研究了常温常压下、负直流电场(U=0、-5、-10 kV)对当量燃空比φ为1.0的C_3H_8/O_2/Ar/CO_2预混火焰影响规律随混合气中CO_2掺混浓度(混合气中CO_2体积分数分别为0、10%、15%、20%)的变化关系。实验结果表明:给定加载电压,随着CO_2掺混浓度的增大,C_3H_8/O_2/Ar/CO_2预混火焰传播速率降低,规范化火焰变形率与平均火焰传播速率变化率均增大。当U=-10 kV时,CO_2掺混浓度为0、10%、15%、20%时对应的平均火焰变形率分别为1.01、1.31、1.80、3.12,平均火焰传播速度变化率分别为10.87%、17.87%、19.16%和34.63%。研究结果表明负直流电场对C_3H_8/O_2/Ar/CO_2火焰传播的促进效应随着火焰传播速率的降低而显著增强。

空气掺混CO2对CH4燃烧特性影响

采用数值模拟对空气掺混CO2后与CH4的燃烧特性进行了研究,分析不同CO2掺混率对燃烧室温度场、速度场及污染物NOx排放的影响。结果表明:提高CO2掺混率,燃烧室高温区面积减少,最高温度降低,出口温度也逐渐下降;燃烧室回流区面积减小,不同径向截面处的轴向速度峰谷差降低,平均轴向速度逐渐下降。综合空气掺混CO2后与CH4完全燃烧的流场特性,认为该燃烧室模型对应的最佳CO2掺混率为10%。

进气掺混二氧化碳对柴油机燃烧过程影响的可视化研究

为了研究CO_2对柴油机燃烧特性的影响,文章在一台视窗上置式柴油机可视化装置上进行试验,用高速摄像机记录下油门全开时柴油机进气掺混CO_2燃烧过程的火焰图像,应用三基色法计算了燃烧温度场,并结合示功图和放热率曲线分析了进气掺混CO_2对柴油机着火和燃烧过程的影响。分析结果表明:随着掺混CO_2比例的增加,着火时刻推迟,燃烧速率下降,燃烧持续时间不断缩短;缸内最大爆发压力下降,达到峰值压力的时间推迟;放热率峰值下降,放热率曲线整体推后;缸内瞬态最高温度和平均温度均相应降低。