多孔介质中液体喷雾燃烧的实验研究

本文通过自行研制的多孔介质燃烧实验系统,研究了液体燃料在热多孔介质中的燃烧可行性及其燃烧特性.燃烧系统包括燃烧室、供气系统、供油系统和测量系统等,该系统分别以气体和液体作为燃料,先通过多孔介质内的预混合燃烧对多孔介质固相进行预热,然后喷入液体燃料,实现燃烧,实验证实了液体燃料在热多孔介质内汽化及自维持燃烧的可行性,并讨论了空气量和喷油量等对燃烧室温度的影响.     

内燃机气缸内湍流流动的数值模拟

本文基于快速压缩假设,对不可压流的标准κ-ε的双方程湍流模型进行了压缩性修正。8方程增添了两项,其系数C_3,C_4的取值根据压缩方式的空间维数确定。同时引入Richardcon来修正系数C_2,以考虑旋流影响。将此模型应用于内燃机气缸内压缩过程。计算结果表明,本模型能预测湍流参数,特别是湍流尺度的变化规律并与实验基本吻合。     

过滤燃烧火焰锋面倾斜演变的二维数值研究

通过二维双温模型研究过滤燃烧火焰锋面倾斜的演化规律。给定初始倾斜角度(8°),甲烷/空气在当量比为0.2～0.5,流速为0.4～1.2 m/s的范围内,研究倾斜火焰锋面的演变。结果表明,在流速较大时,火焰锋面演化类似于S形的火焰;在流速较小时,火焰锋面演化为特征火焰。分析表明,形成以上火焰的原因是由于初始倾斜火焰在燃烧器中径向不同位置的传播速度不同。数值计算捕捉到了倾斜火焰发展的基本形态。     

燃油喷雾场结构和雾化机理

本文以柴油机中高压瞬态燃油喷雾为重点,综述了发动机喷雾场结构及雾化机理的研究现状和发展趋势.首先介绍了液体射流分裂破碎的四种不同形式,喷雾场的分区及各区中主要的力学和物理效应.然后着重介绍了国外在雾化机理研究中早期提出的有代表性的学说及近十年来新的研究成果.最后对喷雾场及雾化过程数值模拟方面的最新进展作了概述.     

多孔介质预混燃烧中辐射属性影响的敏感性分析

建立了惰性多孔介质中预混合燃烧的数学模型,采用辐射传递的有限体积法求解固相能量方程中的辐射源项,研究多孔介质热辐射在燃烧系统中的作用,考察辐射属性(吸收系数和散射反照率)对轴向温度场和辐射热流量影响的敏感性。研究表明,辐射属性参数波动对预测结果影响明显,固体热辐射在多孔介质预混燃烧中的影响不可忽略。     

考虑弥散效应的多孔介质中超绝热燃烧的数值模拟

研究多孔介质内往复流动下的超绝热燃烧。一维模型包括气体输运、多孔介质固体的辐射、导热和气固两相间的对流换热。通过数值计算研究超绝热燃烧的形成、以及弥散效应、当量比和多孔介质材料本身对超绝热燃烧特性的影响。计算结果的有效性通过实验进行了验证并取得了相同的趋势。结果表明,组分弥散效应对气体温度分布和反应热影响很小;同一工况下,不考虑气体混合物的热弥散效应,会导致过高的气体温度计算值。同时,计算结果表明小孔径的多孔介质更有利于贫可燃极限的扩展,对30 ppi的多孔介质燃烧器,得到了当量比为0．092的可燃极限。     

实心与空心锥形喷雾与热多孔介质相互作用的数值研究

在KIVA-3V中增加了油滴碰撞热多孔介质壁面的碰撞模型、传热模型及空心喷雾的线性不稳定性液膜破碎模型(LISA).在多孔介质结构简化描述的基础上,详细模拟了实心喷雾与空心锥形油雾与热多孔介质之间的碰撞过程.针对Senda等人的实验进行了数值计算,油束碰壁后油滴和油蒸汽分布的数值计算结果与实验结果吻合得很好.计算结果表明油雾在碰撞到热多孔介质后,油束会发生分裂,为油滴的快速蒸发和油蒸汽与空气充分混合创造了前提.油滴初始动能相同的条件下,空心喷雾的油滴穿越多孔介质的可能性比实心喷雾要小.     

燃池内的阴燃过程的实验分析研究

为了分析燃池内的燃烧过程,设计制造了水平和竖直的纤维质燃料阴燃实验台,进行了 阴燃过程气体成分的实验分析。实验结果给出了在不同的阴燃阶段ＣＨ４、Ｈ２、ＣＯ和ＣＯ２等 气体的生成规律,以及含水量、空气量和阴燃传播方向等对生成气体的影响,为深入研究阴燃的机 理,提高燃池的用能水平提供了必要的依据。     

解耦法:一个构建简化或骨架机理的有效方法

高保真的简化或骨架反应机理对多维计算流体力学（CFD）燃烧模拟极其重要。首先,针对不同简化目标,使用包含误差传播和敏感性分析的直接关系图方法（DRGEPSA）通过简化主要参比燃料（PRF）详细机理,获得了一系列简化机理,发现简化机理的结构随简化目标的改变而显著不同;其次,基于不确定性定量化方法评估简化机理的性能,结果表明为避免简化机理的预测结果失真,需要在简化方法中使用较小的相对误差;最后,提出了解耦法的理论依据,并使用该方法构建PRF燃料的骨架机理。结果发现通过耦合详细H₂/CO/C₁子机理和骨架C₄-C_n子机理,最终的骨架机理能够满意地预测滞燃期和火焰传播速度。     

气泡在液态金属搅拌流场中运动与变形的影响因素分析

用"准三维"数值模拟方法研究吹气发泡法制备泡沫铝的过程中,单个气泡在铝熔液搅拌流场中的运动与变形.液体流场采用多重参考系法进行三维模拟,对气泡运动的二维模拟则在三维流场中的一个通过搅拌轴的特征平面上进行.这样既能捕获气泡在搅拌流场中运动的基本特征,又能大大降低计算成本.应用VOF方法对气液两相之间的界面进行追踪.通过改变过程中的转速,气泡初始速度、位置和尺寸.以及表面张力和液体粘度,分析了这些因素对于气泡运动与变形的影响.