电预热多孔介质燃烧器内柴油燃烧的实验研究

通过建立电预热式多孔介质燃烧实验系统,在不需二次点火情况下,实现了液体燃料的预蒸发自维持燃烧.在确定电预热温度场稳定性基础上,分析了柴油在多孔介质内预蒸发燃烧的火焰特征与温度场变化规律,讨论了当量比和空气流量对燃烧特性的影响.结果表明:电预热系统具有很强的稳定性,维持稳定燃烧所需的最低预热温度约为750℃;实验观察到液体预蒸发燃烧过程中出现了稳定火焰和过滤燃烧火焰两种火焰形态;稳定火焰与气体预混合燃烧火焰类似,火焰区最高温度可达1 140.2℃,过滤燃烧火焰传播速度约为1 m/s;随着空气流量的增加,火焰面向下游移动且燃烧更加完全;当量比对温度分布影响较大,但其对火焰传播的影响相对较小.     

涡流室柴油机燃烧系统参数对性能作用规律的研究

研究了涡流室柴油机燃烧系统参数对经济性的作用规律通过选取有代表性的两种涡流室柴油机S1100和S195的燃烧系统主要参数供油提前角、柱塞直径、连接通道宽度和涡流室容积作为正交实验对象,对实验结果进行方差分析得到了涡流室柴油机燃烧系统4种主要参数对经济性的作用规律     

空燃比和涡流比对汽油机放热率和火焰传播速度的影响

实验研究了空燃比和涡流比对汽油机油耗率、循环波动率、放热率和表观火焰传播速度的影响,介绍了根据实测放热规律计算火焰传播速度的方法。实验和计算表明,空燃比增加,放热率和火焰速度减慢;而一个适中的涡流比即能得到较快的放热率和火焰速度。     

涡流室柴油机燃烧系统参数对性能作用规律的研究

研究了涡流柴油机燃烧系统参数对经济性的作用规律。通过选取有代表性的两种涡流室柴油机S1100和S195的燃烧系统主要参数供油提前角、柱塞直径、连接通道宽度和涡流室容积作为正交实验对象，对实验结果进行方差分析得到了涡流室柴油机燃烧系统4种主要参数对经济性的作用规律。     

2.5MW煤粉氧燃烧旋流火焰数值计算

为了准确地数值预报煤粉旋流火焰特征和主要烟气成分,比较扩展的涡耗散模型在多湍流模型下的预测性和影响,针对IFRF(国际火焰研究基地)2.5MW煤粉氧燃烧和空气燃烧实验,利用组分输运方程,结合7步改进的总包反应,对炉内煤粉氧燃烧进行数值计算,并与实验结果和空气燃烧基况对比.结果表明:氧扩散率、发射率和比热容等物性参数修正后,湿循环、氧预混二次流的煤粉氧燃烧扩散火焰温度场与空气燃烧总体一致,火焰稳定且为Ⅱ型火焰结构;EDC模型(涡耗散概念模型)对组分预测更为准确,尤在可实现k-ε模型下的缓慢反应CO生成和IRZ(中心内回流区)高温预测;而FRED模型(有限速率涡耗散模型)在多湍流模型下对炉内温度、组分、火焰结构预测亦较准确.     

基于火焰过程信息的沥青搅拌站燃烧状态监测

为了在线监测热再生沥青搅拌站干燥、加热状态,首先通过高温CCD图像探测和火焰检测器搭建了燃烧器燃烧信息检测系统,对所提取的火焰图像和辐射信息进行去噪处理,在线提取加热干燥过程中火焰图像和辐射特征信息;分别改变燃油温度、雾化气压、燃油量等燃烧参数,对燃烧火焰的辐射和图像过程信息进行提取和试验研究,分析不同燃烧阶段火焰辐射状态,通过图像处理算法分别提取火焰图像亮度均值和均值标准差。研究结果表明:风/油比、燃油温度、雾化压力对燃烧过程火焰图像和辐射特征有较大的影响,且影响形式不同;单一的燃烧火焰辐射特征信息无法充分表征燃烧状态,通过多信息融合,燃烧火焰亮度均值和标准差等过程信息能准确表征燃烧器燃烧状态;同时在线提取燃烧火焰辐射和图像信息,能准确判定燃烧器的燃烧状态。     

涡流对船用柴油机喷雾燃烧及排放影响的数值研究

涡流对船用柴油机的喷雾燃烧及排放过程起着至关重要的作用.基于雷诺平均模拟方法(RANS)结合KHRT液滴破碎模型和CTC/Shell燃烧模型研究了涡流对船用柴油机喷雾燃烧及排放的影响.首先对重油喷雾进行标定,标定后模拟贯穿距与实验数据吻合较好;然后基于验证的喷雾模型,通过对比环境涡流下不同喷射角的喷雾形态、贯穿距、燃油蒸发质量和液滴平均粒径(SMD),研究了涡流对重油喷雾的影响.结果表明,涡流方向与喷雾方向相反或垂直时,涡流作用力可抑制喷雾轴向贯穿距的发展,增加了液滴与环境气体的相互作用进而促进喷雾雾化和蒸发;涡流与喷雾相切时,涡流可以促进喷雾轴向贯穿,但喷雾蒸发较差.进一步对CTC/Shell燃烧模型进行标定,标定后模拟放热率与实验数据吻合良好.最后基于验证的喷雾燃烧模型,研究了涡流比对船用柴油机喷雾燃烧和排放的影响.结果表明:一定范围内随着涡流比增大,喷雾液滴更加分散,喷雾气相蒸发加强,导致缸内燃烧更加剧烈,缸内最高爆发压力和最高温度升高,氮氧化物(NO_x)排放增多.     

以乙醇为燃料的斯特林发动机燃烧火焰特性分析

斯特林发动机的燃烧特性直接影响到整机性能.采用可视化试验台架,利用高速摄影机拍摄以乙醇为燃料的斯特林发动机燃烧火焰图片,分析了乙醇燃料引射式燃烧的火焰脉动和形态的特点;根据燃烧方式与火焰RGB值的对应关系,分析了引射空气量的变化对斯特林发动机燃烧方式的影响.结果表明,加入适量引射空气可提高火焰的稳定性,降低火焰长度,增大火焰张角,使燃烧室火焰充满度提高,并且乙醇火焰燃烧方式转变为半预混合、半扩散式.     

基于数字图像和SDBP的预混火焰燃烧状态识别

利用数字图像处理技术和最速下降反传算法（SDBP）网络对预混火焰的燃烧状态识别技术进行了研究。针对本生灯的层流预混火焰，利用视频采集卡记录火焰图像，通过数字图像处理得到火焰的位置、形状信息。利用光电池记录火焰的辐射强度信息。将典型的火焰燃烧状态如稳定燃烧状态、回火状态以及脱火等状态的位置、强度信息作为改进后的SDBP人工神经网络的输入信息进行训练，训练好的SDBP网络接受火焰特征的输入信息，就可以识别火焰燃烧的状态。实验结果表明：该神经网络可以判断出当前火焰的燃烧状态。     

火花点火发动机燃烧室内温度场的实验研究

在实际点火发动机上，利用激光剪切法结合高速摄影，测取了大量燃烧室内干涉条纹图，获取了缸内燃烧的二维温度场，并估算出火焰传播速度。从温度场可以看出，燃烧过程中缸内大致可分3个区：已燃区、未燃区和燃烧区。燃烧区温度最高，温度梯度大；已燃区温度次之，梯度较小；未燃区温度最低，但梯度较大。燃烧过程中，缸内的火焰面以近似球面向未燃区推进，火焰传播速度开始较小，随着燃烧的进行，迅速增大，达到一最大值后，逐渐减小，直至燃遍整个燃烧室。     

火焰长度可调式燃烧器的数值模拟

对一种火焰长度可调式燃烧器的燃烧过程建立了数学物理模型,以Fluent63为平台,采用数值模拟的方法研究了热负荷及中心燃料流量与燃料总流量之比β对燃烧室内温度分布和火焰长度的影响.结果表明:改变外围燃气与中心燃气之间的流量比,能够在热负荷不变条件下,实现对燃烧室内温度场和火焰长度的调整.在同一热负荷条件下,燃烧室内的温度场和最高温度都依β而变.随β的增大,燃烧室内的前部高温区逐渐缩小,后部高温区逐渐增大并前移.当β小于05时,火焰长度随β的增大而缩短,而当β大于05时,火焰长度随β的增大而增长,β等于05时,火焰长度最短.     

某型发动机高空、低速下燃烧室冷却性能分析

通过对某型发动机燃烧室火焰筒在高空、低速条件下的流量分配、沿程参数和壁温分布计算，对该型发动机燃烧室的冷却性能进行分析研究。结果表明：在高空条件下，火焰筒同一轴向位置的壁温随马赫数的增大而升高；气膜冷却有一定的冷却保护有效长度，使得火焰筒壁温沿轴向分布呈锯齿形。     

基于Python的CO2/O2氛围下柴油燃烧火焰特征分析

为分析柴油在CO2/O2氛围下燃烧的火焰特征,利用光学定容燃烧室测试并拍摄了6种不同工况下的柴油燃烧过程. 基于自编的Python代码对火焰图像进行后处理,提取出火焰浮起长度、红绿分量比、平均亮度、相关性系数、面积变化率和重叠率等特征参数并进行分析. 结果表明：在空气和CO2/O2氛围下,柴油火焰浮起长度和相关性均随燃烧进程先增大后减小再增大,平均亮度则先增大后减小,其在空气下和35% CO2+65% O2氛围下的峰值分别为210.75 px和138.89 px. 在火焰发展阶段,红绿分量比保持在0.8~1.2之间,而在火焰熄灭阶段,随着CO2浓度减小和O2浓度增大,红绿分量比有所减小. 与在空气下燃烧相比,柴油在CO2/O2氛围下的燃烧火焰形状更加细长,湍流现象更加明显,火焰浮起长度缩短,平均亮度下降.     

旋流燃烧室内湍流流动的PIV实验研究

建立了微型燃气轮机旋流燃烧室实验台．采用二维粒子图像测速技术(PIV)测量了旋流燃烧室火焰筒内冷态速度场．旋流燃烧室主要由3个旋流器和1个侧壁开有测试视窗的圆筒段组成．在空气流量为0．114m^3／s的工况下，得到了燃烧室火焰筒内气体时均切向速度分布及旋流燃烧室火焰筒中心截面和不同轴向横截面位置的速度矢量分布图．实验结果及其分析为旋流燃烧室的数值模拟计算和进一步的实验研究提供了基础．     

低散热柴油机燃烧室零件的优化设计

对影响柴油机燃烧室零件传热损失大小和热负荷高低的若干因素进行了研究．利用有限元方法模拟计算了燃烧室零件温度场和热流密度分布，并进行了实验测量．针对改变结构设计和冷却方案的不同情况进行了热负荷和传热损失的对比分析，并分析了燃烧室壁温变化对柴油机性能的影响，提出了低散热柴油机燃烧室零件的优化设计思想和方案．     

氧浓度对斯特林发动机燃用不同燃料时燃烧火焰特征的影响

利用高速摄影技术,研究了以乙醇为燃料时斯特林发动机引射气流中氧浓度对燃烧的火焰长度、色度、燃烧速度以及燃烧稳定性等的影响.结果表明：在引射空气时,随着氧气浓度的提高,火焰的稳定性及火焰传播速度提高,燃烧火焰长度变短,火焰变得更明亮,且柴油火焰亮度比乙醇大;在有引射气流的作用下,氧浓度对燃烧特征参数的影响较小.

     

燃烧室形状对直喷柴油机燃烧性能影响的三维数值模拟

为研究燃烧室形状对直喷柴油机燃烧性能的影响,应用发动机燃烧过程多维模拟软件FIRE对4类燃烧室柴油机燃烧过程进行了三维数值模拟.探讨了燃烧室几何形状影响燃烧性能的作用机理.结果显示,燃烧室几何结构对缸内的流场、喷雾以及燃烧特性都有较大影响.缩口燃烧室的缸内流场强度要强于直口燃烧室,进而导致缩口燃烧室的油气混合和燃烧性能要优于直口燃烧室.     

点燃式发动机碗形燃烧室的试验研究

在同１台单缸汽油机试验台上分别采用浴盆形和压缩比不同的碗形燃烧室进行了动力性能、经济性能、排放指标和燃烧过程分析的对比试验研究．结果表明，采用碗形燃烧室后，发动机的总燃烧期缩短，循环变动率下降，适合采用较高的压缩比，在排放指标大致相当的条件下动力性能改善，具有节油１０％以上的效果，有着良好的实际应用价值．     

燃烧室型线对缸内燃烧和辐射传热影响的计算分析

应用CFD数值软件Fluent对135直喷式非增压柴油机缸内燃烧过程和辐射传热进行数值模拟.模拟分析了缩口、直口、扩口三种燃烧室线型对于压力场、速度场、温度场和辐射换热的影响.最后对计算结果进行了深入地分析,总结了柴油机燃烧室型线对燃烧过程和辐射换热影响的规律.