基于耦合动力学的直线氢内燃机工作特性研究

根据活塞动力学方程和热力学方程,建立了直线氢内燃机零维数值计算模型,获得了直线氢内燃机活塞运动学特点.通过耦合零维动力学模型和燃烧室动网格模型,建立了直线氢内燃机燃烧过程CFD模型,对比传统氢内燃机和直线汽油发动机,分析了直线氢内燃机工作过程性能状况.仿真计算结果表明:与传统氢内燃机相比,直线氢内燃机燃烧持续期较长,最高燃烧压力和平均温度均较小,这有利于控制NO排放,但燃烧等容放热量较少,后燃较严重,指示效率较低;相对于直线汽油机,直线氢内燃机燃烧过程火焰传播速度快,燃烧持续期较短,指示效率较高.     

耦合热声网络与激励盘模型预测燃烧室的不稳定振荡

为解决燃烧室出口阻抗边界条件不定问题,提出了一种跨部件热声耦合计算方法:在燃烧室内采用热声网络低阶模型求解热声振荡过程,在涡轮内采用激励盘模型求解熵波、涡波与声波传播过程,在部件交界面上采用声阻抗作为过渡变量,通过部件内迭代与跨部件的外迭代策略获得系统解。耦合计算模型映射了熵波、涡波和声波在燃烧室与涡轮间传播的物理过程,清晰地描述了以燃烧室与涡轮的结构与气动参数为隐变量的等效声阻抗函数。经过算例测试与试验对比验证,结果表明:激励盘模型能够精确评估涡轮前的等效声阻抗;相对于非耦合计算方法,耦合计算方法能够准确判定热声振荡过程的发生、精确计算振荡频率与燃烧室声模态分布。本文的研究结果可为向高阶模型的耦合计算推广奠定理论基础。     

注蒸汽燃气轮机燃烧室内部流场特性的三维数值模拟

介绍了适于注蒸汽燃气轮机（ＳＴＩＧ）燃烧室流场模拟的大湿度燃烧计算模型,对三维流场计算的数值方法及特殊处理进行了说明,并采用有关文献中的实验数据对燃烧计算程序进行校验,最后对某实验用注蒸汽燃烧室的内部流场进行数值模拟,计算结果表明,文中采用的数学模型及计算程序是可信的,大湿度燃烧室流场的三维模拟可更贴近实际地描述燃烧室内部各物理量,尤其是水蒸汽质量分数的分布情况,壁面射入的蒸汽流使中心回流区及高温     

突扩燃烧室内扩散燃烧过程的数值计算

建立了轴对称突扩燃烧室内扩散燃烧过程的数学模型,采用SIMPLER方法对多种工况进行了数值求解,计算结果符合扩散燃烧基本理论和物理真实,基本可以代替物理模型实验,为燃烧室的设计计算提供了新的手段。     

大型厅堂的建筑声学设计方法研究

研究和探讨了大型厅堂建筑声学设计方法及优化和改进.厅堂音质设计难点集中体现在设计过程中的声场模拟预测结果与实际效果之间存在差异,针对此问题讨论了现有厅堂声学设计过程中存在的不足,从声场计算模型的可靠性、吸声系数的合理选取以及声学结构的实验室准确测量等方面找出关键原因.并对其进行了理论研究和实验统计分析,提出了若干改进和...     

基于FEM及KIVA的内燃机耦合部件传热建模

为了更为准确地对内燃机耦合部件三维燃烧过程进行模拟,开发了一种内燃机燃烧室耦合部件三维传热有限元法（FEM）计算程序.建立了内燃机气-固传热模型;通过将该模型应用于KIVA程序,可获取用于有限元计算的燃烧室壁面的三维瞬态燃气温度分布及对流换热系数分布.以汽油机LJ377MV为例,计算了内燃机耦合部件的稳态温度场及瞬态温度场,结果表明：壁面附近瞬态温度边界条件的不均匀性对内燃机耦合部件稳态温度分布及瞬态温度波动有着重要影响.     

燃烧室热边界对微型发动机瞬态燃烧特性影响数值分析

为了研究燃烧室热边界对微型内燃机微燃烧特性的影响,以指导燃烧室设计,采用层流有限速率模型对微燃烧过程进行了仿真。首先对仿真结果开展了有效性分析,探讨了网格尺寸、时间步长、步长内最大计算步数3个建模因素对仿真结果的影响,结果表明仿真与实验比较吻合。在此基础上探索了散热系数、壁面厚度和材料3个参数对燃烧特性的影响。结果表明,散热系数对燃烧特性有较明显的影响,散热系数从0增加到55 W／（m2·K ）时,压力升高率减小,着火点延后,最高压力值下降了2个大气压。壁面厚度和材料对燃烧特性影响不大,分析表明这是由于在热量从缸内传到外界环境的热流路径中主要传热热阻是外壁面与环境之间的对流换热热阻所致。     

燃烧振荡声学抑制器的机理分析与设计优化

燃烧振荡是发展低排放燃气轮机燃烧室需要解决的关键问题之一，未来燃气轮机燃烧室运行温度更高、具有更宽的工况运行范围及更复杂的几何结构(如轴向分级、环形燃烧室等),燃烧振荡存在高振幅、多振荡频率、多振荡频率时变和多热声模态共存等特点。采用声学抑制器被动控制燃烧振荡具有抑制器结构简单、可靠性高、成本较低等优势。针对未来的燃烧室，现有抑制器方案将面临很大挑战，因此，亟需开展宽吸声带宽、可控制多模态的声学抑制器及系统级燃烧室多声学抑制器设计优化研究。该文概述了国内外声学抑制器机理和设计优化的研究进展，着重总结了作者近年来在常规及多频段声学抑制器机理、抑制效果分析计算和复杂热声系统参数对声学抑制器特性影响，以及基于伴随方法的多声学抑制器多参数快速优化等方面的研究工作，并对未来燃烧室声学抑制器的发展方向进行了讨论。     

基于连续可变压缩系数的内燃机缸内湍流数值计算

论述了内燃机缸内压缩形式随着燃烧室几何形状的不同而改变的观点,结合燃烧室主要几何尺寸参数采用数值计算方法对缸内压缩形式进行插值计算,改进已有k - ε湍流模型中体现压缩性的系数,从而修正了缸内k - ε湍流模型.进一步将修正后的模型应用于一内燃机缸内湍流数值计算中,得到的计算结果与标准k - ε模型计算结果以及实验结果进行了比较.结果表明:修正后的湍流k - ε模型模拟精确性有所提高,适用于计算内燃机缸内湍流运动.     

无温度梯度条件下高频热声核的特征阻抗和传播常数实验辨识

从热声学研究角度对丝网堆积型热声核的特征阻抗和声传播常数进行了实验辨识.首先描述了作为热声热机中第二热力学介质的多孔材料-热声核的特征阻抗和声传播常数的实验辨识方法.由于基于波动理论的双传感器声场重构方法的提出,使得热声核前后表面的声阻抗率的实验确定成为可能,因此热声核的特征阻抗和声传播常数的测量不再要求热声核后必须为特殊的声场条件(刚性盖板或四分之-波长空气层厚度),可以为任意声场条件,这一改善使得作为热声热机的核心元件的热声核所需要的热声学边界条件得以满足.实验辨识结果给出了无温度梯度下,高频声场中所测频段内被测热声核的特征阻抗和声传播常数.其值与热声热机中所观察到的现象相符.     

直线发动机起动及怠速燃烧特性仿真与优化

通过建立GT-Power发动机仿真模型研究直线发动机的起动及怠速过程的燃烧特性,利用发动机台架实验获取的缸压数据和GT-Power仿真结果的对比,验证了仿真模型的准确性,分析不同点火时刻及过量空气系数对直线发动机起动定转速下燃烧特性的影响,并对怠速控制参数进行寻优研究.结果表明:在相同过量空气系数下,推迟点火时刻从-50°(上止点之前,下同)到20°,直线发动机后燃现象逐渐增多,并在点火时刻为-40°时,缸压峰值、瞬时放热率峰值最大以及累积放热总量均达到最大值;在相同的点火时刻下,减小过量空气系数从1.62到0.62,直线发动机缸内压力峰值先增后减,在过量空气系数为0.83时,直线发动机缸压峰值、瞬时放热率峰值最大,累积放热总量较多.     

间喷式柴油机缸内压力精确测量及放热率计算

提出了一种间喷式柴油机缸内压力精确测量的新方法,即直接测量主副室的压差．对压力测量结果和放热率计算结果作了分析和对比,结果表明,用此方法测得的压力及压差具有更高的精度,对提高放热率计算精度有明显好处．     

用特征时间燃烧模型模拟直喷式柴油机的燃烧

为了更好地模拟直喷式柴油机的喷雾及燃烧过程，对Kiva-3程序的喷雾和燃烧模型进行了改进，引入Kelvin-Helmholtz和Rayleigh-Taylor模型来模拟油滴破碎过程，采用改进的SheU自燃模型来模拟着火过程，为了综合考虑化学动力学和湍流对燃烧的影响，采用层流和湍流多重特征时间尺度燃烧模型来模拟燃烧过程．计算结果表明：在不同工况下计算所得的缸内压力、滞燃期和燃烧放热速率与实验结果吻合良好，着火点位于油束下游当量比略小于1的稀混合气区域；用改进的Kiva-3程序可以较好地研究直喷式柴油机的喷雾和燃烧过程，为进一步利用三维数值模拟计算来指导直喷式柴油机的参数优化奠定了基础。     

EGR对柴油机燃烧影响模拟

 废气再循环（EGR）作为控制缸内NOx生成的一项技术已广泛应用在现代直喷柴油发动机上。但EGR对氮氧化合物（NOx）、碳烟（Soot）排放的影响原因尚未被完全理解。为了全面分析EGR的特性,建立了基于GT-POWER的柴油机仿真模型。根据柴油机的基本结构,该模型为带有EGR系统的增压直喷柴油机一维流体动力学循环仿真模型。在分别固定进气压力和空燃比两种情况下,对EGR影响柴油机燃烧的特性进行了研究。结果表明,在恒定进气压力和EGR温度的情况下,随着EGR率的升高,缸内压力升高率减小,最高缸内爆发压力降低,燃烧放热始点推迟,燃烧峰值放热率升高。EGR导致Soot升高燃油经济性降低。在恒定进气空燃比和EGR温度的情况下,随着EGR率的升高,缸内压力的升高使燃烧放热始点提前,废气的惰性气体特性延缓燃烧成为次要因素。EGR的加入使燃烧恶化放热率降低。缸内的燃烧温度降低,减少了NOx的生成。小EGR率可以改善Soot的排放情况。所以在不同的边界条件下引入EGR的作用不同,在EGR控制策略中,利用控制进气空燃比的EGR控制方法并没有完全利用EGR特性,应该形成分别控制空气质量流量和EGR率的气路控制策略。在恒定EGR率的情况下,EGR温度的升高缩短了燃烧滞燃期,燃烧始点提前放热率峰值降低。最终缸内气体温度升高,NOx排放升高,Soot有轻微的改善,表明为了更好控制EGR系统,应对EGR温度进行控制。     

内燃机热泵隔声装置及通风技术

针对内燃机热泵机组运行发热量大、噪声频谱特性复杂的特点,设计了一种安装在发动机和压缩机上的带通风系统的隔声罩来降低中高频噪声,对低频噪声设计了双室抗性消声器进行降噪．为了解决隔声罩内部设备散热导致的罩内温度升高问题,详细推导和计算了罩内通风量,设计了罩内的气流形式,模拟了罩内的空气温度场和速度场,得到了该通风方案能够及时有效地排出隔声罩内热量的结论．实验研究了安装带通风系统的隔声罩和双室抗性消声器之后内燃机热泵系统的噪声问题,结果表明,隔声罩和双室抗性消声器配合使用能够使本实验样机的噪声有大幅度的下降．     

LPG-柴油双燃料发动机燃烧特性研究

提出了一种根据燃烧分析仪测录的示功图计算 LPG-柴油双燃料发动机燃烧放热规律的新模型 .简要介绍了该模型的计算原理和方法 .利用该模型分别计算了 LPG-柴油双燃料发动机的引燃柴油、LPG及总的燃烧放热率 ,分析了其燃烧过程及燃烧特性 ,并与试验结果进行了分析比较 ,从而为研究分析双燃料发动机的燃烧特性提供了一种便捷有效的方法     

引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性的影响

在一台TY1100单缸柴油机的进气管上安装了一套电控甲醇喷射装置，采用柴油引燃甲醇方式，开展了引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性影响的研究．结果表明：在相同的平均有效压力和转速下，随着引燃油量的减少，双燃料燃烧的滞燃期延长，主燃期缩短，缸内气体最高爆发压力和最大压力升高率在高负荷时增加，放热率曲线第1峰值增大，第2峰值减小，表明预混燃烧量增加而扩散燃烧量减少；高负荷时放热率曲线型心向上止点靠近，燃烧等容度提高，燃油经济性改善；提高转速和增大供油提前角，最大放热率和最大压力均增加．     

正庚烷均质压燃燃烧特性和排放特性的实验研究

为进一步了解高十六烷值燃料均质压燃的燃烧特性和排放特性，以正庚烷（n-heptane）为燃料，在一台改装的单缸直喷柴油机上进行正庚烷均质压燃台架实验．结果表明，正庚烷在均质压燃模式下表现出明显的双阶段着火特性；随着混合气浓度增大，缸内最大爆发压力和燃烧放热率峰值升高；随着发动机转速升高，燃烧放热率峰值先降低后升高，高转速的缸内最大爆发压力降低；当废气再循环率增大，缸内最大爆发压力和燃烧放热率峰值均降低，废气再循环使正庚烷均质压燃的运转工况范围向大负荷工况扩展，废气再循环率为75％正庚烷均质压燃运转的最高平均指示压力为0．41MPa．排放测试表明，正庚烷在均质压燃模式下的氮氧化物排放接近零，且可以实现无碳烟排放，但碳氢化合物和一氧化碳排放较高．     

涡流室式柴油机工作过程计算中若干问题的研究

建立涡流室式柴油机放热规律的热力学计算模型和缸内工作过程的零维模型 在缸内工作过程计算中 ,采用了双韦伯函数作为计算模型 探讨了两个至关重要的参数———流量系数和传热系数的影响及它们的确立 针对S1 95型柴油机的不同工况进行了放热分析和循环模拟 ,并对计算结果进行了对比分析和探讨