基于柴油机ω型燃烧室缸内激波的活塞破坏研究

以二维数值模拟为基础,研究柴油机ω型燃烧室内的冲击波发展震荡过程,得到作用于活塞不同位置处的超压分布.模拟结果表明:由于燃烧室结构的独特性,导致冲击波能在特定区域进行汇聚,致使该区域超压明显高于其他区域.将该模拟结果与实际破坏失效的活塞进行对比,发现冲击波汇聚区域往往就是活塞被破坏的地方.数值模拟结果和实际破坏结果得到了很好的吻合.这为揭示柴油机活塞因爆震出现而造成的破坏机理以及燃烧室抗爆震结构形状设计提供了理论基础.     

不同自燃模式对压力波动形成的影响

在内燃机中,HCCI(均值混合气压燃)爆震、汽油机常规爆震、汽油机超级爆震都是由未燃混合气自燃引起的化学能突然释放,从而产生振荡燃烧,但其压升率及压力振荡幅值却截然不同。为了阐明其中机理,根据上述的带震荡的燃烧压力波变化规律,提出以实验测得的放热率为基础的“能量注入法”,建立了3种自燃模式。通过对能量方程中的热源项进行分类改变,进而对3种自燃模式进行数值模拟、对其产生的压力波动进行比较分析。模拟结果表明,不同震荡特征的燃烧压力波源于不同的自燃模式,从而导致其宏观表现的压升率以及压力波振荡幅值有极大的差异。以放热率为基础的“能量注入法”能准确、快捷地探究内燃机燃烧室中压力波的形成与传播。     

缸内激波对锥顶型燃烧室的活塞破坏机理

以二维数值模拟为基础,研究了锥顶型燃烧室内的冲击波发展的震荡过程,得到作用于活塞不同位置处的超压分布。模拟结果表明:由于燃烧室结构的独特性,导致冲击波能在特定区域进行汇聚,致使该区域超压明显高于其他区域。将该模拟结果与实际破坏失效的活塞进行对比,发现冲击波汇聚区域往往就是活塞被破坏的地方。数值模拟结果与实际破坏结果吻合很好。这为设计燃烧室形状以避免冲击波对活塞造成破坏提供了理论基础。