直喷式柴油机燃烧压力振荡研究

利用燃烧理论、波动理论、有限元理论，研究直喷式柴油机燃烧压力振荡特性．研究表明，直喷式柴油机燃烧压力振荡具有多阶共振频率，实机缸内燃烧压力振荡是多个共振模态的叠加．经试验验证，本文计算结果与试验吻合较好．     

基于缸内压力振荡的冷EGR对汽油机爆震特性的影响

基于内燃机缸内压力波动方程研究了冷废气再循环(EGR)对汽油机爆震特性的影响.由KIVA-3V燃烧程序的三维流场推导出内燃机缸内压力波动方程,并分别从均值压力和波动压力角度来讨论冷EGR对汽油机爆震的影响规律.分析了不同冷EGR率下燃烧室温度、均值压力和波动压力等燃烧特性.结果表明:随着冷EGR率的增加,缸内燃烧温度、压力升高率大大降低,燃烧持续期明显增加;同时,缸内压力波动幅值明显降低而均值压力变化不大,可见引入适当的冷EGR率对汽油机高频压力振荡有很好的抑制作用.最后,对缸内压力波动进行频谱特性分析,探讨了燃烧室空腔共鸣和发动机爆震之间的关系.     

共轨压力对柴油机噪声及声品质的影响

以某493型柴油机为例研究共轨压力的提高对发动机噪声及声品质的影响机理。对发动机转速1 600 r/min和2 600 r/min全负荷工况下不同共轨压力的发动机噪声和缸内压力进行试验测量,对比不同轨压下的发动机噪声和声品质客观评价指标,并通过燃烧噪声的分析对其影响机理进行研究。最后,从发动机结构衰减和燃烧噪声方面对降噪提出方案。研究结果表明:提高轨压后,发动机整机噪声增大,高频范围更加明显;噪声响度、粗糙度和尖锐度升高;主要原因是轨压的提升使滞燃期内产生更多的可燃混合气,使得缸内压力、高频振荡幅值、压力升高率和放热率增大,燃烧更剧烈,导致燃烧噪声变大,主要体现在高频范围。     

闭式燃烧室中丁烷燃烧的热声耦合机理

结合燃烧理论和声学理论,针对实际中出现的燃烧室空腔压力振荡问题,将声学模型和燃烧计算模型相耦合,用数学模型描述内燃机燃烧过程中的热声耦合现象.通过建立的数学模型,编制闭式定容燃烧的二维热声耦合计算程序对预混合丁烷进行计算,得出热声耦合的特性并给出了描述声场的压力云图,可以看到加入波动方程前后的燃烧过程存在差异.同时结合汽油机缸内燃烧压力实验数据与计算结果对闭式燃烧热声耦合的机理进行了分析.计算和实验数据的对比结果表明,在闭室燃烧过程中,放热与燃烧室声场存在相互影响,因此对内燃机燃烧过程进行研究时,应考虑声学因素.     

增压柴油机排气压力变化规律的实验研究

研究采用等压增压系统的多缸柴油机排气压力的变化规律. 利用瞬态压力传感器和燃烧分析仪,在某V型8缸增压柴油机上,测量了不同工况下第1缸排气阶段气缸内和排气道出口处的压力随曲轴转角的变化情况. 分析结果表明:在相同的转速下,随着负荷增加,排气道出口压力随曲轴转角变化的规律相近,压力的波动幅度增加;随着转速的增加,在排气道出口压力曲线中的波峰和波谷出现的曲轴转角位置向后推移;在某些工况下,缸内排气压力高于排气道出口的压力,而有些工况下,缸内排气压力会低于排气道出口的压力.     

柴油机伞帘喷雾燃烧系统空气运动的数值模拟

用数值分析方法研究柴油机伞帘喷雾燃烧系统中的空气运动规律，探讨了缸内流场的演变过程、涡流与挤流的相互作用和燃烧室结构的影响，并比较了该燃烧系统与原机燃烧系统中的流场．计算基于任意拉格朗日—欧拉法，采用κ-ε湍流模型，计算结果表明，在上止点前较大的曲轴转角范围内，纵剖面流场结构相似，无涡流时接近上止点的缸内纵剖面流场受挤流控制．挤流促进燃烧室中心线附近的空气运动；逆挤流主要发生在燃烧室边缘；涡流使流场复杂化，随着涡流强弱不同，缸内形成不同的流动图案；折转壁面间的过渡情况影响气流贴合壁面情况；伞帘喷雾燃烧系统的挤气面积远大于原机，因此前者的空气运动明显强于后者，较强逆挤流维持的时间长于后者。     

再生式液体发射药火炮燃烧室压力高频振荡研究

利用小波分析技术提取燃烧室压力高频成分，较精确确定压力高频振荡出现的时域范围，从而确定了振荡流共振振型对应的燃烧室形状。推导了燃气振荡流方程，计算了对应不同燃烧室形状下燃气振荡流的共振频率。对提取的燃烧室压力高频成分相对集中部分进行了频谱分析。研究结果表明：活塞的运动对共振频率影响较小，振荡流多阶共振频率受到激励是燃烧室产生压力高频振荡的一个重要原因。     

车用直喷式柴油机燃烧压力振荡控制的研究

针对柴油机缸内燃烧压力振荡对发动机工作过程产生的重要影响，试验研究和理论分析转速、负荷、喷油提前角等对直喷式柴油机燃烧压力振荡的影响．研究结果表明：随着运行参数的变化，柴油机的滞燃期发生了变化，从而影响了滞燃期内喷入气缸的燃油量，严格控制滞燃期可以有效地降低燃烧压力振荡强度．缸内燃烧压力振荡的研究，为改善柴油机的缸内燃烧过程及其工作过程的可靠性提供了依据．     

结合系统辨识的甲烷掺氢预混火焰热声稳定性研究

为了研究甲烷掺氢燃料对燃气轮机燃烧室热声振荡特性的影响，利用计算流体动力学结合系统辨识(CFD-SI)的方法对某旋流预混燃烧室进行了数值研究。在非定常CFD模拟中提取上游速度与火焰整体热释放率波动的时间序列，并通过相关性分析进行系统辨识，获取了不同甲烷掺氢比下的火焰传递函数(FTF),并结合低阶网络模型对燃烧室热声不稳定性进行了分析。结果表明，随着体积掺氢比的提高，火焰逐渐由“V”形变为“M”形，燃烧器出口处的涡结构先形成后消失，这导致了燃烧室热声振荡特性的改变。在体积掺氢比低于30%时，火焰响应不发生较大变化，燃烧室振荡频率小幅提高；当掺氢比在30%～60%时，火焰对低频的响应逐渐增强，对高频响应先增强后减弱，燃烧室在200 Hz附近热声模态的振荡消失，火焰稳定性增强，但高频纯声学模态被激发；而当掺氢比达到60%时，燃烧室内重新出现热声模态的振荡。对于以天然气作为燃料的燃气轮机，适当的掺氢比能改善燃烧室内的热声不稳定性，但氢气加入会更容易激发燃烧室的高频纯声学模态，使其在高频范围内出现振荡。     

排气再循环下柴油引燃天然气发动机循环变动特性研究

在柴油引燃天然气发动机上开展了结合排气再循环(EGR)的循环变动特性研究,分析了不同EGR率和引燃油量下的循环变动规律.结果表明:在给定的引燃油量下,随着EGR率的增加,燃烧循环变动增强,缸内平均最大压力和平均指示压力下降,缸内最大压力和平均指示压力与缸内最大压力对应的曲轴转角之间的相关性减弱；引入EGR,缸内最大压力升高率减小,与曲轴转角之间的相关性减弱,燃烧速率下降；EGR率与循环变动系数呈非线性关系.输出扭矩不同,引燃油量对循环变动特性的影响不同,低负荷下过高和过低的引燃油量均会使得缸内平均指示压力循环变动加剧,负荷升高时引燃油量对循环变动系数的影响不太明显.     

生物制气-柴油双燃料发动机的燃烧噪声

燃烧噪声对发动机的噪声有重要影响，从时域和频域两个方面对生物制气-柴油双燃料发动机的燃烧噪声进行了综合评价，计算出燃烧总声压级，与纯柴油发动机的相关数据进行了比较，分析了不同的供油提前角、负荷和转速对燃烧噪声的影响．结果表明：燃烧噪声随负荷及转速变大而变大；在相同负荷下供油提前角变大其燃烧噪声变大，燃用生物制气双燃料发动机比燃用纯柴油的燃烧噪声低约A声压级3dB．     

用压力波动的小波高频分量检测燃烧不稳定性

针对燃烧不稳定性检测问题,提出利用燃烧压力波动的小波高频分量检测燃烧不稳定性的方法.为验证该方法,采用微压传感器测量了层燃炉稳定燃烧和不稳定燃烧工况下的压力波动,运用Daubechies一阶小波提取了它们的高频分量进行对比.结果表明,压力波动的小波低频分量表征了炉内压力水平的整体变化,而高频分量则与湍流和燃烧噪音强度变化一致.燃烧稳定时,小波高频分量幅值基本恒定;而燃烧不稳定时,压力波动的小波高频分量的幅值出现较大波动.     

火炮膛内压力曲线的小波分析

传统对火炮膛内压力曲线进行的Fourier分析不能区分信号中突变部分的有用高频量和无用噪声高频量，该文运用小波分析来解决这一问题。运用小波分析内弹道实验压力曲线，对信号的近似和细节部分进行区分，确定各频带的信号形式和发生时间，结合内弹道过程分析其产生原因。讨论了造成内弹道循环各阶段压力高频震荡的各种可能的不利因素，对膛内各种在时域里难以区分的复杂过程在频域里加以区分和定位。用Matlab软件中的小波分解系数灰度图确定信号的能量分布情况，最后进行滤波得到更真实的反映膛内压力特性的滤波曲线。     

高压瞬态过程压力振荡抑制技术研究

压力振荡抑制技术是再生液体发射药火炮（RLPG）技术的难点之一。报道通过改变再生喷射活塞系统机械振动的固有频率,可破坏RLPG压力振荡的激励机制。试验表明：利用此方法可有效抑制压力振荡的幅值。研究结果对再生式液体发射药火炮内弹道设计有指导意义。     

多孔介质控制整装式含能液体燃烧稳定性的研究

设计了整装式含能液体燃烧推进模拟实验装置,采用可燃性多孔介质填充于液体发射药燃烧室中,开展了整装式舍能液体燃烧推进试验研究.结果表明:多孔介质可以控制整装式含能液体的燃烧稳定性,但与液体发射药的装填密度有关.当液体发射药的装填密度约0.52 g/cm3时,燃烧过程稳定,p-t曲线光滑;当液体发射药的装填密度大干O.58 g/cm'时,可观察到明显的压力振荡现象,且装填密度越大,压力振荡越强.     

噪声对水跃区脉动压力的影响及处理方法

在模型试验中,由于各种噪声的存在,常使水跃区脉动压力信号产生畸变,需要一定的处理方法来还原真实信号．为此,应用信号分解和自适应滤波方法对水跃区脉动压力信号进行研究和处理．结果表明,水跃区脉动压力信号包括真实信号和噪声2部分,而噪声一般包括背景噪声、电噪声和传感器振动所产生的附加脉动压力噪声3个部分,其中附加脉动压力噪声不可忽略．自适应滤波可以有效地滤除附加脉动压力噪声使信号得到很好的还原．该方法和结果为脉动压力模型试验布置、测试及数据处理提供了有益的技术参考．