《低熱值氣體燃料發動機燃燒穩定性的基礎研究》是依託北京交通大學，由張欣擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：低熱值氣體燃料發動機燃燒穩定性的基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張欣
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目採用數值模擬、理論分析和發動機台架實驗相結合的方法開展發動機燃用低熱值氣體燃料的基礎研究。通過研究建立低熱值混合氣體燃料發動機的燃燒循環變動模型，分析計算低熱值氣體燃料著火和火焰傳播過程中，混合氣的組分濃度和溫度不均勻度等參數對循環變動的影響，通過實驗研究闡明低熱值氣體燃料中非烴組分與發動機燃燒不穩定性的關係，進一步獲得摻氫混合氣體燃料對於改善低熱值氣體稀燃穩定性的基礎信息，研究在正常燃燒、部分燃燒到失火過程中，各因素對發動機燃燒循環變動的作用規律，為低熱值氣體燃料發動機性能完善和最佳化提供理論依據。本研究對豐富和深化內燃機燃燒理論具有重要的學術意義，對我國環境保護及資源產業具有重要的指導意義和直接的社會效益。
結題摘要
本項目採用數值模擬、理論分析和發動機台架實驗相結合的方法開展發動機燃用低熱值氣體燃料的基礎研究。通過試驗重點開展了低熱值氣體發動機正常燃燒、失火和部分燃燒等燃燒穩定性實驗研究，分析了不同非烴氣體成分（CO2、N2）組分、工質氣當量比、點火能量和發動機運行參數等情況下循環變動特徵參數的變化規律；在此基礎上，採用離子電流的測試方法，分析了點火參數和火焰初始生長速率的變動對低熱值氣體燃料發動機燃燒循環變動的影響；建立低熱值氣體發動機燃燒循環變動模型，全面分析了研究著火和火焰傳播過程中混合氣組分、濃度和溫度等參數的不均勻度與發動機不穩定燃燒的相關性。本項目開展的工作及取得的研究成果如下：（1）建立了基於大渦模擬方法及耦合詳細反應機理的發動機多維模擬仿真平台；（2）開展低熱值氣體發動機燃燒循環變動的數值模擬計算研究，研究了點火系統控制參數、混合氣流動特性參數、燃氣當量比等與稀混合氣體燃料燃燒循環變動的相互關係，獲得了低熱值氣體燃料燃燒循環變動特徵參數的分布規律；（3）通過發動機燃用低熱值氣體燃料燃燒循環變動的數值模擬分析，闡明了低熱值氣體燃料著火和火焰傳播過程中組分、濃度和溫度的不均勻度與發動機不穩定燃燒的關聯性；（4）基於LabVIEW平台開發了發動機缸內離子電流及缸壓測量分析系統，在低熱值氣體燃料發動機上開展了低熱值氣體燃料發動機的離子電流信號特徵及影響因素的試驗研究，得到了點火參數和火焰初始生長速率的變動對低熱值氣體燃料發動機燃燒循環變動的影響；（5）選用ZS1100M型單缸柴油機，將其改裝搭建成為電控低熱值混合氣體燃料循環變動試驗台架，開展了低熱值氣體發動機正常燃燒、失火和部分燃燒等燃燒穩定性實驗研究，獲得了不同非烴氣體成分（CO2、N2）組分、工質氣當量比、點火能量和發動機運行參數等情況下循環變動特徵參數的變化規律，分析火焰從正常燃燒、部分燃燒到失火的演變過程；（6）搭建了定容燃燒彈系統，開展了低熱值氣體燃料層流燃燒火焰穩定性的試驗研究，獲得了不同初始壓力、當量比和燃料組分下低熱值氣體燃料層流燃燒速度和火焰穩定性規律。
