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.     

超高增压发动机补燃系统的研究

本文通过对4160超高增压原理机补燃系统的组成、工作原理、循环过程及其补燃规律等方面作了较详细研究与分析,并总结了超高增压发动机补燃系统的基本特点及其要求。     

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。     

预燃室火花塞式天然气发动机燃烧性能试验

为研究装配预燃室火花塞对天然气发动机燃烧性能的影响,本文基于发动机试验台架,对其燃烧性能进行了试验研究。首先,基于试验对象,搭建发动机试验台架。随后,基于上述试验平台,分别研究预燃室火花塞的燃烧特性、空燃比特性及点火提前角特性。通过试验发现,相较于普通火花塞,预燃室火花塞可以有效提高缸内燃烧压力与燃烧速率,增强发动机动力性能,但同时会增大缸内压力升高率,导致NOx排放增加,发动机工作粗暴;预燃室火花塞稀燃特性有所下降,当提高空燃比时,更容易出现失火现象;预燃室火花塞可显著提升发动机经济性能,且最佳点火提前角有所减小。     

旁通补燃增压(Hyperbar)柴油机作为舰用主机的可行性探讨

本文扼要地介绍了国外Hyperbar柴油机的发展情况,国内的研究情况,以及作者单位在这方面的理论和实验研究工作。文中对我们提出的Hyperbar+Power Turbine复合式发动机理论也做了简要介绍。并以200机为实例,通过理论计算,分析了Hyperbar柴油机作为舰艇主机的优越性。     

冲压增程炮弹补燃室内铝镁推进剂燃烧流场数值模拟

为研究镁对补燃室内燃烧的影响,利用概率密度函数模型和颗粒轨道模型,对冲压增程炮弹补燃室铝镁推进剂的二次燃烧流场进行了三维数值模拟。铝颗粒的燃烧采用蒸发扩散模型进行控制,湍流模型采用标准k-ε两方程模型。考虑镁质量分数、铝颗粒直径的影响,得出了产物组成、温度等发动机参数的变化趋势。结果表明:冲压增程炮弹补燃室头部有两处扩散火焰峰面,然后在补燃室中部混合成为一个火焰;随着镁质量分数由0%增加到15%,铝颗粒的燃烧效率由15%提高至35%;在镁质量分数相同的情况下,随着铝颗粒直径的增大,铝颗粒的燃烧效率减小。     

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,...     

常压沸腾炉预燃室点火的试验研究

本文通过实验室和工业试验对沸腾炉预燃室点火技术进行了研究。根据试验资料,探讨了预燃室点火的机理和点火过程中沸腾床的热力特性。试验结果表明,工业应用是成功的,常压沸腾炉用预燃室点火是一种经济而可靠的沸腾炉新型点火技术。     

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。     

滞燃期对F-T柴油机的性能影响分析

为分析滞燃期参数对柴油机的性能影响规律,本文对比研究了某型增压中冷柴油机燃用0#柴油、F-T柴油以及二者不同掺混比例的燃油时,在不同工况下燃烧最高压力、最高压力升高率、排气温度以及油耗率随滞燃期的变化规律。结果表明：在同一种工况下随着F-T掺混比例的增加,滞燃期缩短,F-T较0#柴油最高降幅35%;最高燃烧压力降低、降低幅度2.1%～6.3%;压力升高率上升缓慢;排气温度有升高趋势,最大增幅为8.4%;燃油经济性小幅增加。     

防冰系统喷嘴结构对冷热空气掺混性能的影响

为了分析燃气轮机进气防冰系统的性能,降低过滤器烧伤的风险,针对某燃气轮机防冰系统,采用三维数值模拟方法探讨了不同的射流孔孔径、孔数以及不同引气流量条件下防冰热气与主流冷空气的掺混效果。计算结果展示了射流孔喷出的热气与主流冷空气的掺混现象及其向下游输运的整个过程,表明吹风比（Br）是影响热气与主流掺混的关键参数,减小射流孔孔径、增大引气流量都会提高射流孔Br,使热空气与主流冷空气掺混的更加均匀,而在射流孔孔径和引气流量不变的前提下,增加射流孔数目不会对掺混起到积极的作用。     

超声速进气道与火箭冲压发动机性能匹配研究

综合给出了二维超声速进气道内特性,并将其与整体固体火箭冲压发动机性能匹配计算相结合,建立了整体固体火箭冲压发动机特性计算一维模型与方法.选择进气道不同状态作为设计点,根据飞行速度/高度计算出了发动机非设计点性能和相应的进气道与发动机在非设计状态下的匹配点轨迹及性能.结果表明,超声速进气道设计点选取至关重要,它不仅影响整体固体冲压发动机性能,而且严重影响超声速进气道稳定工作范围.     

多孔式喷嘴加湿旋流扩散燃烧流场的实验研究

利用激光粒子图像速度场测量技术对环型多孔式喷嘴的加湿与不加湿旋流扩散燃烧流场进行了实验研究,分析了湿度对旋流扩散燃烧流场的影响.结果表明,随着燃烧流场湿度增大,火焰明显变暗,火焰宽度和高度增大,回流区漩涡与燃烧器出口和喷嘴轴线间的距离减小,轴线上最大回流速度降低,轴线最大回流速度点与喷嘴的距离增加,逆流区宽度和喷嘴旋转射流扩展角减小,流场轴向出口的不均匀系数增大.     

涡流室式柴油机燃烧室的改进设计对燃烧过程的影响

介绍把一台单缸涡流室式柴油机涡流室镶块直连接通道改为变角度连接通道，活塞顶双“ｗ”坑主燃烧室改为腰鼓形双“ｗ”坑主燃烧室的研究过程，主要内容包括在稳流试验台上测量通道改进前后的流量系数，倒拖试验台上用热线风速仪测量改进前后燃烧室中的气流运动状况，详细分析研究了变角度连接通道的气动喷射特性和燃烧室改进对柴油机燃烧过程、燃油经济性及排放的影响。     

小型压燃式发动机缸内辐射热量的实验研究

在一台小型高速单缸压燃式发动机上,利用商用辐射传感器测量了缸内辐射传热量。实验包括在变转速和变负荷情况下,缸内缸盖火力面辐射热流量的测量。研究表明,在不同的运转工况下,发动机缸内的辐射热量是变化的。负荷增加时辐射热量增加,转速增加时辐射热量减少。     

动叶尾缘结构对涡轮气动性能影响研究

为了探索动叶尾缘结构对气冷涡轮流场及气动性能影响规律,本文针对某船用燃气轮机高压涡轮动叶模型采用CFD软件分别开展了变叶盆侧尾缘长度、变叶背侧尾缘长度及尾缘全劈缝3种结构型式下的三维数值模拟研究。结果表明：涡轮进口流量主要受最小喉道面积控制,变叶盆侧尾缘长度气动性能优于变叶背侧尾缘长度,变叶盆侧尾缘长度总压损失系数随着两尾缘之间的距离增大而减小,出口相对气流角随着两尾缘之间距离的增大而有增大的趋势。两尾缘之间距离每增加1 mm,总压损失平均减少0.45%,出口气流角平均增大0.17°。尾缘全劈缝与最优变叶盆侧尾缘情况相比,尾缘全劈缝总压损失最小、出口相对气流角更接近几何出气角。     

乙醚掺混对汽油喷雾发展和蒸发特性影响研究

为开发汽油压燃(GCI)发动机可靠冷启动技术,采用实验和数值模拟结合方法研究了汽油、乙醚及其掺混燃料(掺混比为10%～50%)在不同工况下的喷雾发展及蒸发特性。结果表明,可视化实验及数值模拟获得的喷雾宏观形貌及液相截面落点分布结果吻合良好,且随着乙醚掺混比例的增加,喷雾贯穿距离与喷雾锥角增加幅度最高分别可达20%、10%,喷雾的粒径略有减小,但喷雾的蒸发程度明显增大;基于挂滴法开展的燃料液滴蒸发特性实验证实了乙醚掺混对于掺混燃料的蒸发具有显著促进作用;相同工况下,不同掺混百分比的掺混燃料的蒸发速率均先增大后减小,相比于汽油能够更快达到峰值,并且随着乙醚掺混比的提高,燃料喷雾蒸发速率得到了明显提高。结合实验与模拟研究结果,认为通过掺混高活性的乙醚,在提高汽油燃料雾化质量的同时,能够大幅提升燃油的蒸发速率,从而帮助提高缸内可燃混合气的形成质量,有望克服GCI发动机冷启动性能差的缺点。     

煤粉燃烬性能与颗粒结构分维的关系

为研究煤颗粒结构与燃烬性能的关系,进行了煤粉动态燃烧试验·采用分形几何理论定义了颗粒结构分维Ds,以描述煤粉颗粒结构特征·几种煤的结构分形维数计算表明:煤粉的颗粒分维数与煤种有关·总体上,烟煤的分维数大于无烟煤·煤燃烬性能主要与煤挥发分产率有关,Ds的数值体现了颗粒结构对煤粉燃烧性能的影响,即煤的化学成分接近时,颗粒结构分维数大的煤粉其燃烧率高·煤岩组成类型、含量是影响煤粉结构分维的主要因素·     

燃烧加热污染空气对超燃冲压发动机性能影响研究

针对燃烧加热地面试验设备存在的工质污染问题,采用数值模拟方法研究了燃烧加热污染空气对氢燃料超燃冲压发动机性能的影响。以飞行马赫数Ma=6.5,当量油气比ER=0.6为计算基准状态,分别对纯净空气和污染空气来流下氢燃料超燃冲压发动机的整机流场和性能进行了对比计算分析。燃烧化学反应模拟采用了改进的H₂/O₂七组分八方程模型,湍流模型为标准的 k-ε模型,并采用直连式燃烧室试验数据进行了数值方法的验证。研究结果表明:(1)相对于纯净空气来流,污染空气来流下的超燃冲压发动机推力和比冲均有所下降。(2)采用酒精燃烧加热器的前提下,来流参数匹配静温、静压、马赫数时,发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而匹配总温、总压、马赫数时相差最大。(3)来流参数匹配总焓、静压、马赫数的前提下,采用氢燃烧加热器时发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而采用甲烷燃烧加热器时相差最大。      

气流入口条件对低旋流燃烧火焰稳定性的影响

为了研究低旋流燃烧器在喷嘴出口气流平均速度为10.12~19.12m/s、入口温度为300~500K、入口压力为101.325~8×101.325kPa条件下的火焰稳定性,对当量比为0.7的甲烷空气预混气体进行了数值模拟,分析了低旋流燃烧器的流场结构及火焰特性,揭示了燃烧稳定的根本原因。结果表明:低旋流燃烧器流场结构受气流入口条件的影响较小,且能够保持自相似特性;轴向和径向速度延伸率以及虚拟原点的位置基本不受气流入口条件的影响;低旋流燃烧器流场随喷嘴出口气流平均速度、入口压力的增加,回火的可能性减小,随入口温度的提高,回火的可能性增大。综合而言,低旋流燃烧器能够在较宽气流入口条件下保持火焰锋面稳定,有利于燃烧器的稳定工作。