用任意拉格朗日-欧拉法计算内燃机缸内流场

本文应用任意拉格朗日－欧拉法（ＡＬＥ）对内燃机压缩冲程缸内气体流动进行数 值模拟。采用可按规定速度运动的任意四边形网格，二维轴对称模型，燃烧室可具有 复杂几何形状。湍流的影响用简化的亚网格尺度湍流粘性公式模拟。对三台发动机作 了模拟计算，并与实验做了对比，其吻合程度是满意的。文中还对缸内挤压涡流的形 成和特点作了讨论。     

可压缩气体中的三维粘性液体空心柱射流稳定性分析

针对可压缩气体介质中的空心圆柱形粘性液体射流建立了三维模型,并对射流的空间稳定性进行了分析.影响扰动增长率的无量纲参数有Reynolds数、Weber数、气液密度比、气体介质相对于射流运动参考系的Mach数及空心柱内半径与液膜厚度比.Reynolds数在液体射流雾化过程中始终起着不稳定性的作用,但它对不稳定扰动波波数的范围没有影响.扰动增长率及不稳定扰动波波数的范围均随Weber数的增加明显增大.气液密度比在液体射流雾化过程中具有加速射流雾化的作用.气体介质相对于射流运动参考系的Mach数对射流雾化过程具有不稳定性的作用,也就是说气体的可压缩性在液体射流雾化过程中具有不稳定性的作用,它的增加会促进雾化过程的进行.当空心柱内半径与液膜厚度比较小时,它在雾化过程中具有不稳定性的作用,反之则具有稳定性的作用.     

发动机催化燃烧多维数值模拟

将发动机三维CFD程序KIVA-3V与化学动力学程序CHEMKIN Ⅲ及DETCHEM相耦合,模拟了催化燃烧对均质压燃(HCCI)发动机燃烧过程及排放的影响.发动机以甲烷为燃料,其表面和空间氧化反应采用了详细的动力学机理.利用此模型分析了活塞顶催化剂铂(Pt)或铑(Rh)涂层对HCCI发动机着火时刻、缸内温度场及HC、CO、NOx 排放的影响,结果表明催化燃烧会使HCCI发动机着火时刻提前,同时能降低HC、CO的排放,但会提高NOx 的排放;在相同工况下,相比催化剂Pt,催化剂Rh使HCCI发动机着火时刻提前的幅度要大,同时HC的排放要低,但CO及NOx 的排放要高.     

超临界射流模型的构建及验证

利用计算流体动力学(CFD)软件的OpenFOAM开源程序,基于Soave-Redlich-Kwong(SRK)真实流体状态方程和压力隐式分割算法(PISO),考虑气体可压缩性对压力方程的影响,对等温压缩系数进行修正,建立适用于超临界射流的CFD模型,并采用激波管模拟实验和氮气的超临界射流实验对模型进行验证.结果表明:修正后的模型具有较高的预测精度,能够模拟实验结果.     

气流旋转对液体射流分裂与雾化的影响

为研究旋转气流对液体射流分裂与雾化的影响,建立了旋转气流中的空心柱形黏性液体射流三维模型,对气流旋转强度在射流分裂与雾化的作用进行分析计算.结果表明,低速射流的分裂破碎机理与高速射流的雾化机理不同.在低速射流中,内部气流旋转强度对射流的稳定性影响不大,但外部气流旋转强度却起着稳定性的作用;在高速射流过程中,内部气流旋转强度始终起着不稳定性的作用,而外部气流旋转强度对轴对称扰动的影响不大,但对非轴对称扰动均起着不稳定性的作用.     

纤维质燃料水平填充床反向阴燃传播特性研究

基于两步反应动力学机理(包括燃料热解和燃料的氧化),建立了二维非稳态燃料填充床阴燃的数学模型.该模型既考虑了固相和气相之间的热传递,也考虑到了气体在多孔介质内扩散系数的变化.辐射换热采用扩散近似方式予以表达.数值模拟结果表明:阴燃传播速度随着来流速度的增大而增大,但当来流速度超过0.35 cm/s时,阴燃速度增长幅度大大减小;来流速度对阴燃最高温度影响不大.同时还模拟了燃料阴燃过程中气体组分(O2、CO、CO2及H2O)和固体成分(燃料、焦炭)的变化以及温度分布情况.图8,表2,参12.     

液态金属熔体中气泡运动特性数值模拟

为了揭示高温液态金属熔体中气泡运动规律及其彩响因素，应用VOF方法对单个气泡在液态金属中的运动特性进行了数值计算，得到了与实验数据相符合的气泡变形及上升速度规律；分析预测了表面张力对气泡变形过程的影响及单个气泡在液态铝熔体中的运动轨迹．结果表明，气泡的变形随着奥托斯数的减小而减小；其运动规律是呈螺旋式上升的，容器半径越小、气泡越小，气泡的摆动幅度越大．     

往复式多孔介质超绝热燃烧中辐射传热有限体积法

对多孔介质中的往复式超绝热燃烧（简称为RSCP）进行了二维数值模拟，采用辐射传递的有限体积法求解了固相能量方程中的辐射源项．研究了预混气体流速、当量比和换向半周期等主要操作参数对RSCP系统中的温度分布、放热率、辐射热流量和辐射效率的影响，结果表明，有限体积法可以实现光学厚介质的非表面辐射流场与燃烧反应的耦合计算；RSCP燃烧器内部温度场呈典型的梯形，辐射热流近似正弦分布；在相同操作条件下，与常规多孔介质预混燃烧相比，RSCP燃烧器有更好的热结构和更高的辐射效率。     

汽油机催化转化器非稳态模型的试验研究

讨论了催化器非稳态数学模型的试验方法 ,介绍了试验装置并对试验结果和计算结果进行了对比和分析 ,论文认为非稳态模型能正确地模拟催化器的工作过程 ,同时也指出了模型所存在的不足     

多孔介质内预混合超绝热燃烧的排放特性

通过实验探讨了多孔介质内燃气和空气预混合超绝热燃烧降低NO、CO排放的机理.对多孔介质内预混合气体单向流动和往复流动两种情况下燃烧排放的NO、CO体积分数进行了测试,并系统地研究了预混合气体的当量比、流速、往复半周期对往复流动燃烧(RSCP)排放特性的影响.结果表明,相对于单向流动,往复流动有更好的燃烧排放效果.往复流动燃烧半周期内CO排放量体积分数明显受当量比、流速、往复半周期的影响;而平均NO排放体积分数可达很低水平,通常保持在10×10-6以下.