大流量氢气喷射器密封技术研究

介绍了TRIZ理论核心思想及应用思路,利用TRIZ理论开展氢气喷射器关键技术研究,把现代流体技术动力学(CFD)、计算机辅助工程(CAE)模拟计算手段与TRIZ理论相结合,完成氢气喷射器密封技术研究,进行台架试验及发动机试验,结果表明:氢发动机装配自主喷射器能够达到设计要求。

气氢/液氧同轴喷注器变工况燃烧流场相似性

为研究不同室压工况下气氢/液氧燃烧流场的相似性,设计了喷注器试验件,并采用数值仿真和热试验的方法对气氢/液氧喷注器的喷雾燃烧流场进行了研究。数值仿真选取试验件的1/6进行三维稳态计算,其中湍流模型采用SST k-ω模型、化学反应采用考虑氢氧6组分9步反应机理的涡耗散概念模型、液氧液滴采用离散相模型,共进行了2.8~9.8 MPa范围内8种典型工况的数值仿真。热试验采用气氢/液氧推进剂,进行了4.5 MPa、5.4 MPa和6.8 MPa这3种不同室压工况共4次挤压热试验,采用量热式水冷身部对燃烧室壁面热流进行了测量。仿真和试验结果表明:对于气氢/液氧同轴直流喷注器,在混合比、氢氧温度和喷注速度相同的情况下,当室压大于液氧临界压力时的燃烧流场具有相似性;而室压小于液氧临界压力时的燃烧流场与大于临界压力的燃烧流场结构存在差异。

环槽式过氧化氢/煤油气液喷注器研究

对环槽式过氧化氢/煤油气液喷注器进行了理论分析和数值仿真计算。介绍了环槽式过氧化氢/煤油气液喷注器热试车情况,试验燃烧室压力1～2 MPa,混合比7～9,获得了燃烧效率、点火性能、燃烧稳定性、喷嘴特性及混合比等重要参数。

同轴剪切喷嘴出口壁厚对气-气燃烧性能的影响

以富氢/富氧燃气为推进剂,在单喷嘴燃烧室中开展同轴剪切喷嘴出口壁厚对燃烧性能影响的研究。通过求解N-S方程获得燃烧流场,分析氧喷嘴出口壁厚变化对燃烧产物、温度分布的影响,进行了壁厚变化对特征速度效率和热载影响的试验研究。结果表明,较厚的氧喷嘴出口壁厚有利于稳定火焰,氧喷嘴出口壁厚较薄时特征速度效率较低,并伴随有燃烧室压力不稳定现象。

富氢/富氧燃气气-气喷嘴热试

针对全流量补燃循环发动机气-气燃烧关键技术,设计了以气动谐振点火器为点火装置的气氢/气氧富氧预燃室、气氢/气氧富氢预燃室和气-气喷嘴燃烧室,开展了同轴剪切喷嘴气-气燃烧试验研究。试验结果表明,试验方案设计合理,系统稳定可靠,气-气喷嘴燃烧效率最高达到97.2%。随氧喷注器压降增加,燃烧室壁面的热载荷增加,燃烧效率降低。

富氢/富氧燃气温度对同轴直流气-气喷嘴性能的影响

通过求解使用k-ε湍流模型的Navier-Stokes方程组对采用同轴直流气-气单喷嘴燃烧室的燃烧流场进行数值模拟,对比分析了富氢/富氧燃气推进剂与常温氢气/氧气推进剂条件下的燃烧流场、燃烧室室壁和喷注面板处的燃气温度,研究了富氢/富氧燃气温度变化对燃烧流场和燃烧室热载的影响。数值结果表明:富氢/富氧燃气气-气喷嘴的燃烧性能较好,但热载较高;富氢/富氧燃气温度一定范围内提高对燃烧性能影响不明显,而热载增加。

氢喷前温度递降对液氧/气氢燃烧特性的影响

为了研究氢喷前温度对液氧/气氢同轴直流式喷嘴燃烧特性的影响,分别通过单喷嘴热试验和缩比喷注器热试验两种途径,对氢氧发动机推力室用大流量喷嘴进行了氢喷前温度递降试验。其中单喷嘴热试验中氢喷前温度范围90~230 K,在温度递降过程中未发生不稳定燃烧。缩比喷注器热试验中氢喷前温度范围65~145 K,在温度递降到70 K时激发了不稳定燃烧。研究表明:液氧/气氢同轴直流式喷嘴燃烧存在一个稳定工作氢温的下限,如果在低于该下限的温度下工作,则将激励燃烧不稳定性。所选用的大流量喷嘴具有一定的燃烧稳定性裕度,氢喷前温度递降试验可以作为氢氧发动机燃烧稳定性评定的一套可行方法。

大流量低混合比氢氧喷嘴变工况燃烧特性研究

为了研究大流量低混合比氢氧喷嘴的燃烧特性,进行了燃气发生器变工况热试验。试验结果表明,不同工况下,氢氧喷嘴的燃烧效率均高于0.986,燃气发生器出口截面温度差值小于±30K;相对于工况A,工况B的点火延迟时间更长;对于特定的喷嘴结构和燃烧室容积,超临界氢/液氧同轴直流式喷嘴存在一个稳定工作的氧喷嘴压降下限,如果工作环境低于该下限,易激发燃烧不稳定。

过氧化氢自燃点火器的试验研究

采用分段可拆卸的点火器,对带后向台阶的横向喷注器、气液同轴喷注器、不同喉部直径的喷管等结构进行了试验研究。后向台阶高度为7mm的喷注器比13mm的后向台阶火焰稳定效果更好。在相同温度和室压下,横向喷注器的自燃能力优于气液同轴喷注器,喷管收缩比越大,越利于自燃。

Zn-Hg合金中微量氢的测定

用微量注射器作气体容量法的气体量管测定ＺｎＨｇ合金中的微量氢。该法有灵敏度高、简便快速、精密度好等优点。

喷孔直径对PFI氢内燃机燃烧和排放特性的影响

通过对一台双孔对置式PFI氢内燃机进行三维数值模拟,对比分析了不同喷孔直径下氢内燃机混合气形成质量及缸内燃烧和排放特性。结果表明:随着喷孔直径的增加,缸内混合气均匀性系数逐渐降低,而缸内最大压力、最高温度、瞬时放热率、累积放热量和NOx排放均呈先增大后减小趋势。

氢氧同轴式喷嘴燃烧性能试验研究

为了研究氢氧直流同轴式喷嘴的结构参数和工作参数对燃烧性能的影响,进行了热试验和分析,并拟合出了喷嘴缩进深度、速度比和动量比与燃烧效率的关系。研究表明:氧喷嘴缩进深度、氢氧喷射速度比和动量比等是影响氢氧同轴式喷嘴燃烧性能的主要因素,其中喷嘴缩进深度的影响最为显著。

氢氧同轴式喷嘴流量特性试验和理论分析

介绍了氢氧直流同轴式喷嘴结构参数对流量特性的影响的热试验研究结果,并采用一维数值分析模型计算了结构参数对喷嘴流量特性的影响。结果表明:计算结果与热试数据相吻合。喷嘴结构参数变化将引起喷嘴压力损失变化,并导致喷嘴流量特性发生变化;氢氧喷嘴流量系数随缩进深度增大而减小;氢喷嘴流量系数随环形间隙增大而减小,氧喷嘴流量系数则反之。

氢内燃机喷射系统与燃料电池氢喷系统的研究及应用

当前,全球因利用柴油、汽油等传统能源而产生的温室气体排放量占总温室气体排放量的约86%。全球碳排放主要来自交通运输、能源发电与供热、制造业及建筑业等领域,这些领域均需要消耗大量能源。为了降低交通运输工具的碳排放量,对氢能在燃料电池和内燃机方面的应用进行了探讨。首先介绍了氢燃料电池系统中氢气循环系统的发展阶段;然后通过流体动力学(CFD)仿真模拟了120 kW大功率氢燃料电池系统中氢气循环系统的氢喷射器在不同进气口压力下的流量情况,分析了衔铁的运动升程对氢喷射器流量和喷射速度的影响,并对不同占空比下的氢喷射器耗氢量进行了仿真值与实测值的对比;最后对氢内燃机的优势与劣势进行了分析,并介绍了氢内燃机的氢喷射技术路线。研究结果表明,大流量的“高压氢喷射器+引射器”技术能够满足120 kW大功率氢燃料电池系统的开发,氢内燃机气道喷射及采用缸内高压直喷技术后的高压氢气直喷技术均能降低碳排放量,为陆路、水路、空路的交通运输工具提供了更清洁的能源。

低速二冲程氢气发动机氢气逃逸抑制及混合气质量改善

燃用可再生能源制取氢气的低速二冲程氢气发动机是实现远洋船舶无碳动力的最现实可行途径,将为我国船舶行业实现CO2减排目标提供战略支撑,但是"氢气逃逸"和"异常燃烧"问题阻碍了船用低速二冲程氢气发动机的开发与应用。为了解决这2个难题,建立了低速二冲程氢气发动机工作过程三维CFD数值计算模型,研究了喷射系统结构参数及喷射器布置对氢气逃逸及混合气形成质量的影响,通过增加氢气喷射阀的下偏角减少氢气在排气阀处的逃逸,并改善了缸内混合气均匀度,从而达到了抑制氢气逃逸和降低异常燃烧倾向的目标。

燃料电池发动机氢气供给系统技术分析

氢气供给系统是燃料电池发动机的核心子系统之一,起着调节燃料电池堆入口氢气流量和压力,实现氢气循环利用、促进燃料电池堆内部水平衡管理的作用。氢气供给系统的方案设计是否合理直接决定着燃料电池发动机的性能和寿命。针对行业内多种氢气供给技术路线并存的现状,通过对燃料电池阳极氢气供给系统的不同方案进行对比,总结了不同氢气供给方案的优缺点,并分析了未来的发展趋势。

氢氧火箭发动机预燃室喷注器特性研究

为发展高性能分级燃烧氢氧火箭发动机技术，对４种预燃室单元喷注器进行了理论和试验研究。利用相位多普勒粒度仪研究了气／液喷嘴压降比、液体流量及反压对不同结构形式喷嘴的喷雾特性的影响，通过理论计算和燃烧试验，揭示了不同单元喷注器之间的性能、燃气温度分布、燃烧稳定性和点火性能差异。

气相色谱法测定二甲醚中甲醇含量的改进

在测定二甲醚中甲醇含量的过程中,由于汽化效果不好,进色谱直接测定容易造成测定结果不准确。通过反复实验,发现采用不锈钢材质双阀型取样钢瓶采样,采样钢瓶连接液态烃闪蒸汽化取样进样器恒温40℃进样,经过汽化后再进入装有PORAPAK Q的色谱柱中,通过带有氢火焰离子化检测器的气相色谱仪进行测定,测定速度快、准确度高、重现性较好。

3D Computation of Hydrogen-Fueled Combustion around Turbine Blade-Effect of Arrangement of Injector Holes

最近，从石块燃料燃烧引起的很多个环境问题上被集中了。与石块精力资源的最终的弄空，另外，氢气体被期望在不久的将来是一个其他的精力资源。它被高精力每统一重量描绘，高反应率，宽范围易燃并且低排放性质。在另一方面，许多研究在几个国家是在进行之中的为一架先进飞机改进一个推进系统。系统被要求比存在的有更高的力量，更轻的重量和更低的排出物。在如此的一个未来推进系统，氢气体将是为认识到要求的有希望的燃料之一。就这些背景而言，我们的组为造成氢的飞机推进系统建议了一个新周期概念。在现在的学习，我们在汽轮机片附近与造成氢的燃烧执行狂暴的流动领域的 3 维的计算。主要目的是澄清氢注射者洞的安排的影响。改变洞，流动的 3 维的性质和热领域的 chordwise 和 spanwise 间距数字地被学习。

氢氧喷注器面板温度场的三维模型及计算分析

本文推导了热传导的三维不等距网格差分公式,对氢氧发动机喷注器面板进行了通用的传热数值分析,得出了现行结构结冰是不可避免的.并且预测了一种新结构面板的温度场,它可以避免结冰.这种分析不仅对燃气发生器,而且对燃烧室同样适用,为今后喷注器设计提供了一种有效的传热分析手段.