基于CFD的燃烧轻气炮发射过程仿真

针对燃烧轻气炮发射过程内弹道控制问题,采用计算流体动力学方法将氢氧燃烧19步详细反应模型与湍流流动基础模型相结合,充分考虑化学动力学与湍流效应的共同作用。对氢氧燃烧过程进行数值模拟计算,分析不同初始条件对燃烧气炮内弹道特性的影响。研究表明膛内氢氧燃烧为湍流火焰燃烧形态,初始温度和初始压力可以显著影响氢氧燃烧过程,改变内弹道性能;保持燃烧室内气体装填密度不变,燃烧室的容积对能量利用率有较大影响。仿真结果为燃烧轻气炮的进一步研究提供理论基础。     

掺水乳化油对船舶柴油机燃烧和排放的影响

应用AVL-FIRE软件对使用不同掺水量乳化油燃料的船舶柴油机进行了多维数值模拟研究,对比分析了缸内压力、放热率、缸内平均温度、NOX和碳烟排放浓度,并且得到了缸内温度场、NOX和碳烟浓度场。结果表明,计算燃烧缸内压力曲线与试验缸内压力曲线具有较好的一致性,验证了模型的准确性。通过比较可知,掺水乳化油会使滞燃期延长,在燃烧过程中由于水蒸发吸热,降低了燃烧温度,并且发生水煤气反应,有效地减少了污染物排放。仿真结果表明,使用5%~10%掺水乳化油做为燃料,使NOX排放量减小43.9%~67.7%。     

G4135柴油机燃烧过程数值模拟的研究

采用三维CFD软件,以G4135直喷式柴油机为对象,运用多维燃烧模型,对缸内燃烧过程进行数值模拟。计算了不同曲轴转角下的气体速度、压力、温度、氧气浓度和碳烟浓度等,计算所得数据与相关文献相吻合。结果表明FLUENT所提供的燃烧模型可以作为预测柴油机缸内燃烧的一种有效手段,并为进一步研究同类型柴油机的燃烧性能提供了依据。     

高压共轨船用柴油机燃烧与排放数值研究

为研究高压共轨船用柴油机燃烧与排放特性,应用CFD软件fire对某型船用柴油机喷雾燃烧进行了三维数值模拟。计算得到了不同轨压和不同喷油提前角下的燃油液滴分布、当量比分布、缸内燃烧温度和压力分布,以及NOx和soot质量分数分布等,同时还得到了油耗与指示功率值。对比研究了共轨压力和喷油提前角对燃烧和排放的影响。     

基于化学反应动力学的双燃料发动机数值模拟

为了完整表达双燃料发动机湍流燃烧过程中湍流流动和化学反应的共同影响,在燃烧过程数值计算中将湍流和化学反应机理模型耦合,考虑两者的相互作用,成为可行的办法。在开展不同LNG替代率下双燃料发动机缸内工作过程数值模拟时,将构建的柴油引燃天然气化学反应机理模型耦合到CFD软件中计算,并考虑湍流和化学反应的相互作用。湍流流动采用RNG k-ε模型,化学反应机理模型由简化而来的正庚烷机理(162组分和692步基元反应)、甲烷机理(26组分和122步基元反应)以及扩展的NO热力学机理(3步反应)组成,湍流和化学反应之间的相互作用通过Kong模型建立。结果表明,双燃料工况下发动机的缸内压力要低于纯柴油工况,但氮氧化物的生成也要小于纯柴油工况,且随着LNG替代率的增加,天然气燃烧始点也逐渐延长,缸内压力以及缸内温度峰值也随之下降,氮氧化物的生成也会下降。     

基于CFD软件探究喷油策略对乳化油燃烧性能影响

利用计算流体力学（CFD）软件AVL-FIRE对柴油机缸内燃烧过程进行三维数值模拟。研究不同喷油策略对乳化油燃烧放热率、缸内温度、压力、NO、碳烟等燃烧性能的影响。研究表明缸内压力随着喷油提前角减小而降低,喷油提前角为15°相对于5°时降低24%;在喷油提前角为10°时碳烟生成量达到最大值,随着提前角的增大或减小碳烟生成量都会下降;NO生成量随着喷油提前角的减小而降低,降低效果明显;主机指示功率随着喷油提前角的减小而降低,降低幅度较小。     

船用增压柴油机不同负荷下燃烧排放性能研究

为了研究柴油机在不同运行工况下偏心燃烧室缸内燃烧及排放情况,采用三维流体数值分析软件AVL FIRE建立某型柴油机燃烧及排放的计算模型。通过对不同负荷下柴油机燃烧及排放的模拟,计算该型柴油机缸内压力、温度等参数随曲轴转角的变化及燃烧温度、燃空当量比、NO和Soot的分布情况。研究表明：随着负荷的增加,在高负荷下易出现燃油撞壁现象;NO生成量随着负荷的增大而增加,在负荷增大到一定值时反而减小;NO生成主要分布于燃烧室偏心侧,高工况时NO大量生成在燃烧室边缘;Soot主要集中在油束与缸盖之间的缝隙位置。     

掺水乳化柴油缸内燃烧数值模拟研究

利用计算流体力学(CFD)软件AVL-FIRE对柴油机缸内燃烧过程进行三维数值模拟。研究标准喷油量和标准含油量2种工况下不同掺水比例对于乳化油燃烧放热率、缸内温度、压力、NO_x、碳烟等影响。研究表明柴油掺水乳化能够降低其燃烧产生的碳烟量,与纯柴油相比最大可降低43.8%碳烟排放,减排效果明显;标准喷油量下随着掺水比例的增加NOx生成量降低,在标准含油量下,NO_x生成量随着掺水量的增加而增加。即使乳化油掺水比例相同,在不同工况下的燃烧特性也存在明显差异。     

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。     

基于CFD某增压柴油机不同海拔下的燃烧机理分析

在验证平原下某增压柴油机计算模型基础上,对某增压柴油机在海拔2900 m和海拔4250 m条件下缸内工作过程进行了三维数值计算．计算结果表明：与平原相比,随着海拔的升高,放热率峰值下降但放热率重心前移,缸内温度迅速升高,缸内最高温度分别上升309和357 K;缸内最高燃烧压力分别下降4.9和5.53 MPa;NOx 出现时间随海拔上升而稍微提前,NOx 排放量随海拔的上升而下降．研究结果为优化高原增压柴油机的性能提供了参考．     

喷油正时对柴油机燃烧和排放性能影响的试验分析

试验分析喷油正时对柴油机燃烧及排放特性的影响规律。分析表明:喷油正时对柴油机燃烧和排放性能有着显著影响,随着喷油正时提前,缸内燃烧压力升高,压力升高率峰值增大,燃烧放热率峰值增大、燃烧始点提前,缸内燃烧温度升高;NOx排放随喷油正时提前明显升高,说明喷油正时滞后是降低柴油机NOx排放的有效措施。试验结果可为柴油机电控参数标定提供参考。     

二甲醚发动机缸内燃烧过程的三维数值模拟

通过扩展标准版KIVA-3V燃料库,使其具有液态DME燃烧过程的计算能力。用扩展程序对改装后的二甲醚发动机的缸内工作过程进行了三维数值模拟,得到了缸内气体流动、平均性能曲线及温度、压力场等大量实时数据信息。经过与原柴油机工作情况的对比分析表明:二甲醚作为发动机燃料可以减轻零部件负荷,降低噪音,减少排放。     

内燃机燃烧产物平衡浓度计算模型的研究

提出了考虑１９种成分的新的内燃机燃烧产物平衡浓度计算模型,该模型充分考虑了多种燃烧产物以及它们之间的相互反应,经验证,该模型正确、可行。     

不同喷油正时对双燃料发动机燃烧性能的影响

为了研究双燃料发动机缸内燃烧情况及其排放特性,本文以4135ACa型高速柴油机为基础研究对象,利用商用CFD软件FIRE对其进行一定燃气工况下的数值计算,通过导入CHEMKIN所构建的化学动力学机理与喷雾破碎、湍流流动等基础模型相结合,构建了发动机的三维工作过程,并分析了不同喷油策略对该工况下发动机燃烧及排放的影响。结果表明随着喷油提前角的减小,燃烧放热规律整体后移,缸内爆发压力与温度随喷油提前角减小而减小,但是瞬时放热率均大于纯柴油。在喷油提前角为4℃A BTDC时,缸内爆发压力接近纯柴油状态,NOx排放量与纯柴油工况相近,当喷油提前角为2℃A BTDC时,NOx排放满足要求,但缸内平均温度仍比纯柴油模式要高。     

基于P-φ示功图的柴油机燃烧分析仪

介绍作者研制的燃烧分析仪的构成和功能的实现,包括高速、准确地实时采集内燃机相关数据,数据后处理生成P-φ示功图,以P-φ示功图计算缸内压力升高率、燃料燃烧放热率、缸内平均温度等,为提供内燃机燃烧研究的新工具。     

内燃机燃烧产物平衡浓度计算模型的研究

提出了考虑19种成分的新的内燃机燃烧产物平衡浓度计算模型,该模型充分考虑了多种燃烧产物以及它们之间的相互反应,经验证,该模型正确、可行.     

氢发动机异常燃烧的诊断研究

通过对氢发动机异常燃烧现象的研究,指出压力信号包含了丰富的燃烧信息,提出应用小波变换法提取异常燃烧信息,对氢发动机正常燃烧和异常燃烧压力信号进行了小波包分解,提取出小波包能量。通过构造小波包能量特征向量,对氢发动机异常燃烧进行了有效诊断,为工程中实际应用提供了理论基础。     

舱室内爆载荷燃烧增强效应试验及仿真研究北大核心CSCD

[目的]TNT炸药在密闭空间中发生爆炸时,其爆轰产物的燃烧效应不可忽视,为准确分析TNT炸药在密闭空间中的爆炸载荷,需要探究爆轰产物燃烧释放的能量与药量体积比的关系。[方法]首先开展5种不同质量的TNT分别在空气和氦气环境密闭空间中的爆炸试验,然后基于化学反应分析、能量守恒、等熵假设3种不同的方法计算5种不同药量体积比对应的爆轰产物燃烧能量,并基于有限元分析软件ANSYS/AUTODYN开展考虑燃烧效应的密闭空间内爆炸数值计算。[结果]准静态压力仿真结果与试验结果的对比表明:3种方法中,通过化学反应计算得到的燃烧能量理论值可作为上限值,能量守恒法的准确性依赖爆炸后混合气体的绝热指数,等熵假设法仿真值与试验值误差稳定在4%~7%之间;不同的燃烧能量释放历程会影响反射冲击波压力,但不改变最终的准静态压力。[结论]研究结果可为舰船抗爆结构设计及毁伤评估提供更精确的输入载荷。     

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。     

在役高压管式反应器残余应力松弛试验研究

自增强反应器管壁残余应力因交变压力及温度、温差的作用随时间而减小。在操作状态下，残余应力的松弛规律及其计算对反应管安全分析是十分重要的。用和反应管相同材料及相同截面尺寸的试件模拟反应管在设计温度、温差作用下，以及开停工引起的压力变化的作用下反应管内壁残余应力的松弛。温度和温差引起的管内壁残余应力的松弛率(或剩余率)随时间的变化可用自然对数函数来描述，压力变动导致的管内壁残余应力松弛率(或剩余率)随压力循环次数的变化为指数函数。给出了温度、压力循环作用下反应管内壁剩余残余应力计算式。该式计算结果不但和本文试验结果符合很好，而且和其他作者报道的实验数据相吻合。预测了一根服务了九年的反应管(4340钢)，其剩余残余应力误差在10％以内。因此，该方法不但适用于30CrNiMo8材料的反应器也适用于4340钢制的聚乙烯反应器。