含铝颗粒固体燃料冲压发动机燃烧速率特性分析

采用Realizable k-ε湍流模型、涡耗散燃烧模型,应用Fluent软件UDF功能,编写含铝颗粒的HTPB(端羟基聚丁二烯)热解和铝颗粒点火燃烧模型的UDF程序,计算含铝固体燃料冲压发动机内两相湍流流动燃烧,研究不同来流条件下,HTPB中铝颗粒含量和铝颗粒直径对固体燃料冲压发动机平均燃速的影响规律.计算结果表明,含铝HTPB的固体燃料冲压发动机推进剂平均燃速随着来流空气质量流量、来流空气总温的增加而增大,但随着铝颗粒含量的增大先增后减,随着铝颗粒直径的增大而减小;对平均燃速的影响程度由强到弱依次为来流空气质量流量、铝颗粒含量、来流空气总温以及铝颗粒直径,而来流空气总温、铝颗粒含量以及铝颗粒直径三个因素对平均燃速的影响程度接近.     

含硼固体火箭冲压发动机中燃气旋流角对补燃室的影响

为了优化含硼固体火箭冲压发动机的补燃性能,采用涡团耗散湍流燃烧模型和颗粒轨道模型,建立了补燃室两相流燃烧模型;采用计算流体力学软件对补燃室内的流动和燃烧进行了模拟仿真.通过对流场计算结果的分析探讨得出结论:补燃效率随着旋流角的增加存在最佳值,硼颗粒的点火和燃烧条件随旋流角的增加而得到优化.     

二次进气角度对固冲发动机掺混燃烧的影响

采用k-ε二方程湍流模型和有限速率涡耗散化学反应模型,对30°和45°两种二次进气角度下的固体火箭冲压发动机补燃室内的掺混燃烧进行了数值模拟,并与实验结果进行对比,结果显示:增大二次进气角度,补燃室头部回流区的漩涡强度增加,从而增强了空气与一次燃气的掺混效应,进而提高了燃烧效率,但若过度地增大二次进气角度会造成补燃室总压损失加大,因此在选择固冲发动机二次进气角度时,需综合考虑其对燃烧效率和总压损失的影响。     

氨/氢燃料射流点火船用发动机燃烧特性

为突破氨在发动机中的燃烧局限性,促进氨燃料高效快速燃烧,提出了一种利用氢气射流火焰点燃氨燃料的方案。通过向主动式预燃室供给氢气,进气道内预混氨/氢燃料,实现氨在大缸径船用发动机上的稳定高效燃烧。基于数值模拟计算方法,在改进了Otomo氨/氢机理基础上,探究了进气温度、掺混氢气的质量分数和主燃室当量比对氨/氢燃料着火与燃烧特性的影响。研究结果表明,射流火焰可以在主燃烧室形成燃烧所需的热力学环境和高活性热射流。在当量比为0.4、不掺混氢气的条件下,450 K进气温度可以实现氨燃料发动机的稀薄燃烧,在掺混氢气的质量分数较低时,射流点火对火焰发展促进作用更显著;掺混氢气的质量分数提高至10.0%可以使燃烧相位提前18°,但爆震风险增加;在进气温度为320 K和掺混氢气的质量分数为2.5%条件下,主燃室在当量比最小为0.45时可正常着火,但随着更接近理论空燃比的燃烧,指示热效率略有提升,主动预燃室氢射流点火的燃烧模式在实现氨发动机高效快速燃烧方面具有良好的潜力。     

旋流式掺混结构对SPATR补燃室性能影响仿真研究

基于一种SPATR补燃室入口构型,设计了旋流式掺混结构,并采用数值仿真方法对不同掺混结构作用下补燃室的掺混燃烧性能进行了对比分析。结果表明:燃气以旋转方式进入补燃室能够显著减小补燃室中心轴处的低温核心区,空气以旋转方式进入补燃室会增大补燃室的总压损失,两者以旋转方式进入补燃室均能够增强掺混燃烧效果,提升补燃室的掺混燃烧性能,双旋掺混结构对掺混燃烧性能提升效果最好。     

卡鲁金顶燃式热风炉预燃室和拱顶流动的数值模拟

应用湍流扩散火焰燃烧模型,对卡鲁金热风炉的预燃室和拱顶内的燃烧过程进行了数值模拟研究,确定了燃烧过程中煤气、空气的速度分布。     

固体火箭冲压发动机一体化燃烧特性数值分析

为研究固体火箭冲压发动机性能,采用计算流体力学方法对包含进气道及补燃室的一体化燃烧流场进行数值分析,研究可燃燃气进口条件、飞行攻角以及进气道与补燃室过渡连接方案对补燃室掺混燃烧的影响。研究结果表明：燃气流量为0.08Kg/s时,燃气射流出现偏移,补燃室两侧壁面温度相差较大,燃气流量为0.3Kg/s时,燃气偏移现象基本消失;随着燃气流量增大,发动机推力增加;攻角增大使得进气道流量系数增大,强化空气与燃气混合燃烧效果,并最终提升发动机推力。进气道与补燃室的过渡连接方式影响进气角度,本课题通过改变过渡连接方式将进气角度从50°增加至90°后,燃气流量为0.3Kg/s时,发动机推力提高10%,但会导致补燃室总压损失增大,发动机比冲降低2%。     

一种用于超高增压柴油机补燃室的新型喷油器

本文针对4160超高增压原理试验机补燃室所存在的燃烧效率低,火焰长等问题,对喷油器的结构、工作原理和性能及在超高增压柴油机中的应用状况进行了分析研究,在此基础上研制了一种新型喷油器——复合雾化喷油器。补燃室实验台上的部件实验和整机匹配实验表明该喷油器能较好地满足超高增压柴油机的要求。     

湍流射流点火预燃室射流孔对甲醇发动机性能及排放影响的研究

基于一台四冲程单缸发动机开展预燃室结构和射流孔直径对湍流射流点火(turbulentjetignition,TJI)甲醇发动机性能和燃烧特性的影响研究．试验采用直单孔和斜三孔两种类型预燃室射流孔，根据预燃室是否喷射甲醇，预燃室可分为主动式预燃室和被动式预燃室．结果表明，预燃室射流孔直径过大会使射流强度减弱，进而导致主燃烧室燃烧速率降低，不利于稀薄工况下的稳定燃烧；预燃室射流孔过小则会导致节流损失和淬息作用增强，造成稀薄工况缸内燃烧恶化，且污染物排放增加．稀燃工况下，对于直单孔预燃室，4 mm直单孔预燃室性能表现较好，可产生较强的射流，拓宽发动机稀燃极限、提升燃烧稳定性，同时降低指示油耗率，减少污染物排放．预燃室结构不同时，斜三孔预燃室可产生与活塞表面平行的射流火焰，TJI甲醇发动机获得更好的动力性与燃油经济性，且污染物生成较少；同时，斜三孔预燃室可在主燃烧室产生多股射流，提供分布更加广泛的点火源，促进缸内快速燃烧，有效提升稀燃工况下的燃烧稳定性．不同发动机负荷下，斜三孔预燃室的使用可使发动机获得更好的燃烧和排放性能；TJI甲醇发动机具有较好的经济性和燃烧稳定性，同时，缸内燃烧速率更高，...     

金属氧化物对镁粉尘层火蔓延的增强机制

易分解的固体惰化剂会增加镁粉尘层的燃烧强度,为探究不易分解的金属氧化物对镁粉尘层燃烧是否具有抑制效应,选用TiO₂,MgO,CaO进行实验研究.结果表明：TiO₂,MgO,CaO在质量分数小于75%时均大幅增强镁粉尘层火蔓延的燃烧强度,火焰相态由纯镁粉尘层燃烧时的表面非均相燃烧转变为气相燃烧;TiO₂通过与镁粉发生化学反应增强火蔓延行为,在TiO₂和Mg恰好完全反应(TiO₂质量分数为63%)的工况下粉尘层火蔓延速率增加了50余倍;MgO,CaO通过增大镁粉颗粒间距,减缓了镁粉燃烧产物形成致密氧化层,从而增强镁粉尘层火蔓延行为.实际生产过程应高度关注镁粉尘与金属氧化物的接触工况,研究结果能够为镁粉尘防护提供理论基础.     

燃烧法制备LiFePO4及其燃烧机制

许多合成磷酸铁锂(LFP)的传统方法具有反应时间长或者Fe²⁺易氧化的缺点.使用硫酸亚铁、磷酸氢二铵和硝酸锂为主要原料，通过燃烧法制备LFP，由XRD和TG-DSC表征所得样品.结果表明，该燃烧法可以在600 ℃短时间内合成较纯的LFP，并且不需要通入保护气体.对燃烧机制的研究表明，从120~290 ℃，干凝胶的燃烧导致有机柠檬酸的自蔓延燃烧反应，同时引入的碳防止Fe²⁺的氧化，并且当φ=n(CA)/n(LFP)=2时，是合成LFP材料柠檬酸的最佳用量.     

内燃机燃烧分析仪的开发与应用

为了测录内燃机缸内的压力及温度,开发了一种内燃机燃烧分析仪,该分析仪由国产高速数据采集卡及自行开发的控制软件组成,它不仅能精确设置每度曲轴转角内采样点的个数和采集循环数,而且在采集过程中能实时计算和表征内燃机工作过程的压力升高率、平均指示压力、循环变动率、放热率等参数。经实际使用以及与国外产品相比表明,此分析仪具有全中文界面、价格低、操作简单、使用维护方便、功能便于扩充等优点。     

二甲醚燃烧机理的简化及其均质压燃燃烧验证

摘要： 基于积分计算奇异摄动法简化了二甲醚骨架机理,构建了包含24种物质和20个反应的二甲醚简化机理,并采用发动机单区模型进行验证.结果表明：所提出的二甲醚简化机理具有Curran等提出的详细机理的低温反应、负温度系数区、甲酸生成与消耗过程、高温反应等特征,而且与Curran等提出的详细机理的计算结果较吻合,表明其适用于二甲醚均质压燃过程的模拟计算;利用重要性因子进一步“修剪”后的二甲醚简化机理的适用性较差,表明原二甲醚简化机理的简洁度较高.     

脉冲燃烧的稳定机理

脉冲燃烧是一种高效、低污染的新型燃烧方式，由于内在机理的复杂使得其在推广过程中遇到极大的困难．文中建立了一种新的反馈模型，可定性地分析各部件在稳定燃烧中的作用．在新产品的开发实验中，已验证了该模型的正确，理论部分正在完善之中．     

定容燃烧弹中预混湍流燃烧的数值模拟

发展了一种新型预混湍流燃烧的数值模型．该模型基于准维模型的基本思想,摒弃了湍流燃烧速度模型,以数值生成的湍流场对火焰前锋面的客观影响推动燃烧计算过程,消除了人为经验的作用．利用模拟得到的湍流速度场,实现了对火焰几何形状的二维模拟．利用该模型,计算和讨论了当量燃空比分别为０．９和０．７时,定容燃烧弹中预混湍流燃烧的特点,以及湍流强度和湍流标尺对燃烧的影响．模型的模拟结果和实验结果有很好的吻合性,这说明模型是合理的．     

多重射流气相燃烧反应器内三维流场的数值模拟

采用标准的k-ε湍流模型、EDC(涡耗散)燃烧模型和DO(离散坐标)辐射换热模型对多重射流燃烧反应器内的流动及燃烧状况进行了三维全尺寸数值模拟。研究了不同工艺条件下燃烧反应器内温度、速度以及各反应组分的分布状况,考察了燃烧反应器径向温度分布等参数对最终颗粒尺寸、形貌特征的影响规律,并与同工艺条件下实验结果进行了验证,数值模拟与实验结果吻合良好。所建立的数学模型为燃烧反应器结构设计和工艺条件优化提供了依据,同时模拟结果也为纳米颗粒成核生长过程的研究提供理论依据。     

汽油机不稳定燃烧边缘的稳定控制

介绍了供给汽油机稀混合气的方法和系统,分析了混合气逐步变稀时对汽油机性能的影响;提出了不稳定燃烧边缘的稳定控制理论,并为台架实验所证实。     

Ti粉在N2中燃烧合成TiN

研究了工艺参数对TiN燃烧合成过程的影响,探讨了C引入后得到纤维状TiC及原位复相材料的工艺途径.结合相平衡分析了TiN的生成过程.     

发动机活塞中的燃烧

目前，我们生活的世界里，石油消耗正在呈指数倍的增加，由此，石油储存量也在呈指数倍的衰减。为了解决能源消耗问题，在半个世纪之前人们就探索性的从事这方面的研究。煤和石油都是由碳和氢原子组成，在这些原子中的氢是一个重要的组成元素。事实上，氢分子本身并不是一个高能量的元素，是通过氢和氧发生化学反应来释放热量的。氢和氧发生化学反应时，氧的含量是氢的含量的3．5～15倍。     

燃烧系统的动力学

燃烧系统是可压缩流体中发生燃烧散热过程的场，在场的周围有边界条件的约束，内燃机中的汽缸和气轮机与火箭的燃烧室就是典型的燃烧系统的例子。本书全面地论述燃烧系统的动力学特性。