斯特林发动机燃烧室氧-柴油无焰燃烧的数值研究

对斯特林发动机燃烧室氧-柴油无焰燃烧进行数值模拟。研究表明:氧-柴油无焰燃烧相比于传统氧-燃料燃烧需要卷吸更多的烟气来对纯氧进行稀释。直流燃烧室和旋流燃烧室内实现无焰燃烧的引射比分别为32和11.5,旋流燃烧室有助于无焰燃烧的实现。氧-柴油无焰燃烧的火焰峰值温度比传统燃烧模式低600 K左右,火焰峰值温度大幅下降。氧-燃料模式下燃烧室温度变化在20%以上,而氧-柴油无焰燃烧模式下温度变化小于15%,燃烧室温度均匀性显著提高。     

天然气中CO_2组分变化对双燃料燃烧室性能影响研究

针对工业燃机对燃料适用性的要求,在某型燃机燃烧室的基础上,设计了一款可以兼顾柴油与天然气并满足工程应用的双燃料燃烧室。为考察天然气组分变化对燃烧室性能的影响,采用CFD软件对双燃料燃烧室在不同天然气组分情况下的燃烧场进行数值分析。研究结果表明,当天然气燃料中含有的惰性气体越多时,燃料喷射速度越高,燃烧室出口温度分布均匀性变差,燃烧区最高温度越低,高温区面积越小,高温区逐渐后移。     

双燃料燃气轮机喷嘴结构及性能研究

针对工业燃机对燃料适用性的要求,为实现机组在工作状态下燃料的无扰动切换技术,在某母型机燃油喷嘴的基础上,设计一款可以兼烧天然气和轻柴油的双燃料喷嘴。为考察喷嘴结构对燃烧性能的影响,采用Fluent软件计算天然气斜气孔的旋向、径向角度、旋流角度、气孔直径等参数对燃烧场的影响,并与原型机燃油流场进行对比分析。研究结果表明,当斜气孔与空气旋流器同向、旋流角度为40°、径向角度为30°、孔径为1.0 mm时,燃烧室出口温度场特性良好,出口温度最大不均匀度为22%,径向不均匀度为5.6%,周向不均匀度为1.0%,总压损失为3.6%,燃烧效率为98.6%。天然气燃烧场特性与轻柴油燃烧场基本一致,说明该型双燃料喷嘴能满足不同燃料燃烧的性能要求。     

生物柴油对柴油火焰碳黑生成特性影响的试验研究

为寻找低排放的经济型船用柴油机燃料,在一套能够产生稳定层流火焰的燃烧系统上,采用二维消光法,对不同掺混比例的生物柴油-柴油混合燃料B0,B10,B20和B50火焰中的碳黑生成特性进行试验研究。试验利用反演法对测得的火焰透射率进行数据分析和处理,获取了不同混合燃料火焰中的定量碳黑浓度,意在研究生物柴油对普通柴油火焰碳黑生成特性的影响。试验结果表明,在相同的火焰高度下,随着混合燃料中不断增加生物柴油,各种混合燃料均能形成稳定燃烧火焰,且在不同高度上碳黑浓度出现不同程度的降低趋势,显示了生物柴油清洁环保的特性。     

掺烧不同比例二甲醚柴油机燃烧与排放特性的影响

为研究不同比例的二甲醚/柴油混合燃料的燃烧性能与排放特性的研究,以4190ZLC-2型船用中速柴油机为原型机,运用AVL_FIRE仿真软件构建燃烧室高压循环模型,首先通过仿真数据与台架试验的缸压曲线进行对比,验证模型的准确性。研究结果表明：经过双喷油孔的二甲醚（DME）进入缸内后,呈现明显的燃烧阶段DME低温燃烧和柴油扩散燃烧;随着DME的掺烧比例的增大,缸内压力和温度峰值有增大的趋势,对应的相位有所提前;在100%负荷工况下NOX排放最终呈现先减小后增大;在CO和碳烟排放中呈现显著降低趋势。在反应过程中掺烧DME缩短了滞燃期和燃烧持续时期,混合质量较柴油好,DME和柴油混合后有良好的雾化特性,为后期的DME研究提供参考。     

甲烷-正十二烷-空气混合物预混层流燃烧特性的试验分析

考虑利用甲烷-正十二烷作为天然气-柴油的替代物燃料,通过向外传播的球形火焰试验装置测算甲烷-正十二烷-空气混合物的预混层流燃烧特性,结果表明,随着正十二烷在混合燃料中摩尔含量的增加,甲烷-正十二烷-空气混合物的层流燃烧速度及火焰的马克斯坦长度先迅速朝着与正十二烷类似的特性发生变化,然后在正十二烷含量达到约25%后变化开始平缓。     

喷嘴安装位置对燃烧室性能的影响

利用FLUENT软件研究了喷嘴安装位置L对重整气燃烧室燃烧性能的影响。采用了Realizable k-ε湍流模型、PDF燃烧模型、污染物模型和SIMPLE算法对其进行了数值模拟。结果表明,随着L的增加,燃烧室出口温度场的均匀性先提高后降低。当L由30mm变化到40mm时,火焰筒内壁面处燃气最高温度先增大后减小,但火焰筒内壁面处燃气平均温度变化不大。当L=40mm时,重整气燃烧室出口处的NOX体积分数仅为22×10-6。     

洁净燃烧器

得克萨斯大学研究人员最近开发成功一种多孔陶瓷燃烧器。与有焰工业炉相比,其燃烧效率提高40％,污染废气排放量降低50％。这种燃烧器由一块称为氧化锆的白色蜂窝状陶瓷组成,类似于硬海绵。其火焰由天然气和氧的混合气提供燃料,在陶瓷块内燃烧。该大学能源研究中心主任霍维尔说,由于陶瓷块的辐射热是有焰燃烧的10倍,因此这种陶瓷燃烧器的效率高于常规燃烧器。由于它所使用的混合气体与有焰燃烧所需的燃     

短环形燃烧室双燃料燃烧流场污染物排放研究

污染物排放研究一直都是燃气轮机燃烧室的热门课题。本文研究了短环形燃烧室分别混烧氢气和裂解气后对NOx排放的有利影响和不利影响。添加的氢气质量分数分别为1%和10%,添加的裂解气质量分数分别为1%、10%和15%。比较了使用不同燃油方案的燃烧室流场结果,分析了燃烧效率、出口温度、NOx排放与其他燃烧室性能参数。结果证实氢气可有效改进燃烧效率,但同时其易燃性与极快的化学反应速度又会导致火焰温度升高以及NOx排放量增大,这一点违背了降低排放的初衷。而混烧裂解气既可保留氢气的优点,同时组分水蒸气的存在又能吸收高温区部分热量,降低火焰温度,有利于降低NOx排放。从而使得燃烧室在保持较高的燃烧效率和较低的出口温度的同时,NOx排放量不会剧烈增加。     

船用LNG发动机掺烧模拟废气-燃料重整气缸内燃烧过程仿真

为研究废气燃料重整再循环技术(REGR)对船用LNG发动机性能的影响,搭建试验台架,进行性能测试;运用AVL-fire软件建立发动机燃烧室仿真模型,并依据试验数据验证仿真模型的准确性。基于该模型进行各负荷下不同废气再循环系统(EGR)率及在确定的EGR率下掺烧不同比例模拟重整气的仿真计算,并以75%负荷下的工况为例进行详细分析。计算结果表明,随着EGR率的升高,缸内平均压力和平均温度的峰值下降,燃烧过程整体后移,燃烧持续期增加,发动机的指示功率和NO比排放下降,指示燃油消耗率增加;掺混重整气比例增加,缸内平均压力和温度峰值升高,燃烧持续期缩短,指示功率和NO比排放升高,在重整气掺混率升高到一定程度时,指示燃油消耗率明显下降。综合分析发现,使用REGR技术可在不牺牲发动机的动力性和经济性的前提下降低液化天然气(LNG)发动机的NO比排放。     

无人潜水器及其动力系统技术发展现状及趋势分析

介绍了国外典型的UUV及动力系统的发展概况,论述了UUV将在未来海洋资源开发和竞争中发挥重要作用;燃料电池、热气机将是未来UUV动力系统发展的主要方向;采用Li+SF6的金属燃料化学反应或蓄热材料为能源的热气机系统,具有较高的能量密度,无排放物、可满足UUV的超大潜深工作要求,是未来UUV的理想动力系统.     

缸内液喷LNG/柴油双燃料发动机燃烧特性

以L 21/31船用中速柴油机为原型,在不改变燃烧室结构的基础上将其改装成缸内液喷LNG/柴油双燃料发动机,利用AVL_FIRE软件展开三维数值模拟,研究此双燃料发动机的LNG替代率极限以及高替代率时的缸内燃烧及排放性能。研究结果表明：改装后双燃料发动机的LNG替代率极限为99.5%,当替代率大于99.5%时,LNG无法被引燃;在可以正常燃烧条件下,保持引燃柴油及液化天然气喷射正时和喷射时间间隔不变,随着液化天然气替代率的增加,液化天然气燃烧始点基本不变,缸内最大爆发压力和最高燃烧温度降低,NO、CO生成量和排放量降低。     

运行参数对双燃料船用柴油机燃烧和排放性能的影响

为研究运行参数对天然气-柴油双燃料船用发动机燃烧和排放的影响,运用AVL_FIRE仿真软件基于4190Z_LC-2型船用中速柴油机,构建燃烧室高压循环模型。通过将仿真数据和台架试验得到的缸压曲线进行对比,验证模型的准确性。采用模型仿真,研究运行参数对燃烧和排放性能的影响。结果表明:天然气替代率可以明显改善NO的排放,过高的替代率会降低指示功率,损失部分动力性;提高进气温度可改善燃烧质量,合适的进气温度可以改善动力性和经济性;提高进气压力有增压效果,适当提高进气压力可获得较好的动力性和排放性;喷油提前角的增大,会延长滞燃期,缩短后燃期,而合适的喷油提前角可以避免工作粗暴,改善柴油机动力性。     

水下三组元动力系统燃烧稳定性实验研究

设计了应用于水下航行器热动力系统推进的OTTO/HAP/海水三组元推进剂试验系统,对不同的燃烧室压力、燃料组元比例、喷嘴压降、燃烧室转速条件下的燃烧稳定性进行了试验,观察到燃烧室压力的低频不稳定燃烧.试验表明,在推进剂流量一定情况下,较高的喷嘴压降和适当较低的氧化剂比例有利于燃烧的稳定,海水在推进剂中重量比例≥41.5%时,将会引起燃烧室压力的不稳定,(500～1600)r/min的燃烧室整体旋转不会对稳定燃烧产生影响.     

基于正交—主元分析对柴油机燃烧参数匹配优化

基于电控化改造后的4190柴油机,利用AVL—FIRE软件建立天然气—柴油双燃料发动机燃烧室高压循环模型,并与原机进行验证。采用正交试验法以指示功率和NOX生成量为优化目标,并对燃烧参数进行匹配,进行仿真试验。利用主成分分析法对仿真结果进行优化分析,将优化结果与正交试验结果对比并最终代入模型进行检验。通过正交—主成分分析得出：柴油机运行参数对低温燃烧影响的主次顺序与正交试验设计基本一致,且具有更高的可靠性和准确度。优化后的参数为：天然气替代率45%,进气压力0.224MPa,EGR率12.5%,进气温度335.15K,喷油提前角22.7°对应的指示功率为37.83kW,NOX生成质量分数比原机降低78.73%,比极差分析最优组合降低10.92%。该优化方案在保证动力性的前提下可以有效地降低NOX排放。     

国外常规潜艇AIP技术现状及发展趋势分析

论述了AIP潜艇的几种形式、基本原理、组成及特点、发展概况,以及各国AIP潜艇的装备情况,对几种形式的AIP技术特点进行了比较,重点介绍了瑞典SE/AIP技术研究动态和发展趋势,提出了AIP技术是未来常规潜艇的发展趋势,SE/AIP技术具有广阔的发展前景。     

船用HND三燃料发动机研究进展及发展趋势探讨

由于船用发动机节能减排的需要,使用清洁能源作为替代燃料成为一个重要的发展方向。结合国内外针对氢-天然气-柴油(HND)三燃料发动机的研究,分析此类发动机燃烧性能和排放性能。增加氢气在混合燃料中的比例使得发动机缸内压力峰值提升,缸内温度增加,有助于提高发动机效率和机动性;一氧化碳、二氧化碳、总碳氢排放随氢气比例的升高而减少;氮氧化物排放有所增加;颗粒物排放显著减少。随着氢能源战略的发展,船用HND三燃料发动机在未来有望得到商业化推广应用。     

掺烧乙醇/水对柴油机燃烧与排放性能的影响

针对TBD234V6型柴油机,采用AVL-fire软件对额定工况下,不同乙醇/水掺混比进行三维数值模拟研究,对比分析缸内压力、缸内温度、缸内温度场、燃烧放热率、NOx浓度、NOx浓度场、Soot浓度、Soot浓度场,并通过赋权法确定最优乙醇/水掺混比。结果表明：随着乙醇/水掺混比的增加,缸内压力逐渐升高,燃烧放热率滞后,燃油消耗率呈上升趋势,但在0E10W时,最高燃烧压力下降率约为3.7%;燃油消耗率下降0.38%;缸内高温分布区域缩小,NOx和Soot浓度下降。通过计算确定最优掺混比为20E10W,此时,最高燃烧压力提升5.6%,燃油消耗率上升2.41%,NOx排放下降率约为18.8%,Soot排放下降率约为29.6%。研究结果可为船用柴油机采用柴油/乙醇/水三燃料燃烧提供一定的指导依据。