基于一维/三维模型耦合的富氧燃烧天然气发动机数值模拟

以某1.0L3缸汽油机为基础,利用GT-Power与Converge建立了天然气发动机耦合仿真模型,并利用原机试验数据对模型进行了验证,研究了进气富氧与EGR对天然气发动机性能的影响特性,对利用进气富氧与EGR改善天然气发动机的性能进行了探讨。结果表明,随进气氧气体积分数提高,天然气发动机平均有效压力显著提高,最大可提高22.8%(氧体积分数为28%时);同时缸内温度和NOx排放升高,排气与传热的能量损失增加,燃气消耗率略有升高。加入EGR可以降低富氧燃烧下天然气发动机燃气消耗率,随着EGR率增加,燃气消耗率主要呈先减小后增加趋势;且随进气氧浓度提高,各浓度下最低燃气消耗率对应的EGR率逐渐提高;NOx排放随EGR率增加而逐渐降低,在进气氧体积分数为23%,25%,27%,29%时,EGR率分别为10%,15%,20%,25%即可将NOx排放降到原机水平;利用进气富氧与EGR可以有效地改善天然气发动机动力不足与NOx排放高的状况。     

基于化学反应动力学耦合G方程的定容弹爆震燃烧研究

由于爆震受多方面的因素共同影响,且这些因素往往是相互耦合在一起,直接在内燃机上对各因素进行解耦进而研究单因素对爆震的影响几乎不可能。针对上述问题,首先基于化学反应动力学和G方程火焰面模型建立了长方体燃烧弹内的爆震燃烧三维C FD模型;然后在该模型基础上把初始压力、初始气温和初始壁温（末端）设为独立变量,系统地研究了各变量对正庚烷与空气混合气的爆震界限及爆震强度的影响。结果表明：当初始压力不高于0．25 M Pa时,初始气温和末端壁温在300～700 K之间无论如何变化都不会发生爆震;当初始气温不高于450 K时,初始压力在0．2～0．5 M Pa之间、末端壁温在300～700 K之间无论如何变化也都不会发生爆震。同时发现最大压力振幅可作为发生爆震与否的判据,本研究中只要最大压力振幅不高于0．02 M Pa即不会发生爆震。