气相射流点火天然气发动机的燃烧及排放特性

射流点火是实现稳定的稀薄燃烧,大幅度提升发动机热效率的有效技术途径。该文利用设计的一种射流点火器,对气相射流点火(GJI)的燃烧开展研究,揭示了主动式射流点火(射流室内有补充燃料)和被动式射流点火(射流室内无补充燃料)的燃烧和排放特性。结果表明:相比于被动式射流点火,主动式射流点火将过量空气系数拓展至2.0,热效率提升1.5%;进一步引入废气再循环(EGR)后,热效率提升至44.5%。主动式射流点火时,最高热效率点NOx排放较被动式射流点火下降低66%,THC及CO排放的增加使燃烧效率降低3%;引入EGR后,NOx进一步降低79%,燃烧效率保持稳定在96%。     

水下爆炸气泡动态特性研究综述

据研究表明,对于舰船工程而言,水下爆炸造成的危害十分巨大,爆轰冲击波仅对舰船产生局部破坏,而气泡运动引起的脉动压力、滞后流对舰船造成总体破坏,危及舰船总纵强度,使舰船在中横剖面处断裂,且气泡坍塌形成的射流还会引起结构局部毁伤,近年来气泡和水中结构物的相互作用已成为国际上研究热点.为此,本文从水下爆炸气泡的基本现象人手,着重从理论分析、试验技术以及数值方法等方面阐述国内外该领域的研究进展及现状,回顾和讨论了水下爆炸气泡膨胀、坍塌、溃灭以及射流形成等莺要动力学行为的研究进程及关键技术.最后,在前人研究基础上提出了一些尚需进一步解决的问题,旨在为业界同行提供参考.     

三维空泡回射流的理论研究

空泡回射流以某个方向冲击空泡壁面是导致空泡发生不同脱落方式的重要原因,但是空泡回射流的方向目前认为是一个不确定量,需要人为指定.该文针对无界重力流场中的三维空泡,基于势流假设和积分方程推导了一个计算回射流角度和回射流截面面积的三角函数代数方程组,并且在小角度条件下给出了回射流角度和截面面积的理论解析式.研究表明,空泡回射流角度与空化器的攻角、阻力和空泡浮力有关.     

旋转燃烧室特种喷嘴的燃料出口速度建模与仿真计算

为了解决高温高压燃气的泄漏问题以及提高燃料的燃烧效率,某水下航行体采用了燃烧室与发动机一起旋转的设计方案,并设计了中心锥阀截面可调式离心喷嘴。由于阿勃拉莫维奇理论在研究本问题上的局限性,本文从燃烧室的旋转以及喷嘴的特殊结构这两个特点出发,运用相对运动的伯努力方程、连续性方程、动量矩方程、喷嘴结构方程建立了喷嘴燃料的出口速度模型,并对此水下航行体在两种不同速制下的情况进行了计算;同时,对喷嘴中心锥阀截面的环形间隙进行了计算。以上计算结果为仿真计算旋转燃烧室温度场、压力场、速度场等流场及燃料雾化后的液滴尺寸分布、空间分布、运动轨迹提供了初始条件。     

舰载机发动机冲击射流温度场及噪声特性分析

[目的]偏转角对偏流板附近温度分布及辐射噪声大小的影响较大,适当的偏转角可以扩大舰载机周围安全区域范围.[方法]分析某型发动机尾喷管在全加力状态下,不同偏转角(β=35°,45°,55°)及不同监测距离(S=20D,30D,50D,80D)下偏流板附近的流场、温度场及声场特性.利用大涡模拟(LES)和声类比方法建立超声...     

主动射流点火天然气发动机的燃烧控制策略

本文研究了天然气发动机主动射流点火模式下喷射压力和喷射脉宽对射流燃烧特性的影响。试验条件为：保持进气道压力为0.08 MPa、进气道天然气喷射脉宽为18 ms、调整射流室天然气主动喷射压力从0.5 MPa依次增加到3.0 MPa,增量间隔为0.5 MPa,主动喷射脉宽从1 ms依次增加到5 ms,增量间隔为1 ms。发动机的转速为800 r/min,点火时刻为-24°CA ATDC。试验结果表明,相比于被动射流点火,主动射流点火可提高峰值放热速率,加速燃烧。主动喷射压力和脉宽过低时,循环波动率（COV）大;随着主动喷射压力或脉宽增加,燃烧稳定（COV<1.5%）;继续增加主动喷射压力或脉宽对燃烧稳定性的影响不大。随着主动喷射压力和脉宽的增大,发动机峰值压力和峰值放热速率增加,初始阶段燃烧速度加快,但整体燃烧持续期变长。在固定点火时刻条件下,较低的主动喷射压力和脉宽实现更高的发动机指示热效率。主动喷射压力为0.5 MPa,主动喷射脉宽为2～5 ms时,发动机取得最高的指示热效率,优化后的指示热效率提高了2.8%。     

燃烧室几何形状对柴油机燃烧性能的仿真计算

针对某型高压共轨柴油机原燃烧室碳烟排放较高,在保证压缩比不变的前提下,设计了两个不同形状的燃烧室。运用fire软件对不同形状燃烧室进行了三维数值模拟,分析了上止点附近气缸内的气体流动情况以及燃烧和排放特性,得出燃烧室喉口直径过小,不利于燃油与空气的良好混合,易造成局部富油,使碳烟排放增多。通过模拟计算与试验测量结果对比,验证了模拟计算的有效性。     

燃气轮机燃烧室数值模拟及试验

燃气轮机燃烧室性能验证一般采用数值模拟和性能试验2种方法。前者经济快捷,但往往结果和实际存在一定误差;后者耗资较大,耗时较长,但结果比较准确,是检验燃气轮机燃烧室性能的可靠手段。本文从数值模拟和试验研究2个方面对某型燃气轮机燃烧室冷态和热态条件下的性能进行了较深入探讨,为查找并分析燃烧室故障,进行燃烧室优化设计提供了依据。     

水下航行器热射流多孔排放口结构仿真分析

水下航行器动力系统循环冷却水经由排放口排出,与环境水体掺混换热形成热射流。热射流在环境水体中扩散、浮升并在水体表面形成红外特征。为探究排放口结构对水下航行器热射流红外特征的影响,本文采用仿真分析的方法进行研究。依托CFD计算软件平台建立水下航行器运动模型,设计不同数量、不同分布位置的排放口结构并对比热射流红外特征差异,抑制热射流红外特征,提升水下航行器热隐身性能。根据仿真计算结果可知,在排放流量相同的条件下,排放口采用两翼排列方式可以进一步加强热射流温度衰减,降低水面最高峰值温度。     

高速铁路动车组主断路器转换阀射流噪声模拟分析及其降噪措施

[目的]高速铁路动车组主断路器转换阀的射流噪声非常高,严重影响了旅客的乘坐舒适性,因此有必要研究有效的降噪措施。[方法]进行了转换阀射流噪声的现场试验,测得其噪声高达96 dB,且呈现明显的间歇性与脉冲性。采用大涡模拟方法建立了转换阀射流噪声仿真数学模型,选取四种不同形状的喷口,计算得到了这四种喷口的流场速度云图。将射流流场计算结果导入LMS.Virtual.Lab软件,采用声学边界元方法模拟计算这四种喷口的射流声场,并将计算得到的四种喷口1/3倍频程频谱的模拟值与试验实测值进行对比。选取了既有的四种工业消声器,以及研发的新型结构复合材料消声器,对转换阀的降噪效果进行测试。[结果及结论]转换阀因断开主断路器而产生射流噪声。转换阀射流噪声与排气口形状密切相关,射流噪声为中高频噪声。五种消声器均能显著降低转换阀射流噪声,新型结构复合材料消声器的降噪效果最好,其降噪量可达20 dB。