《氣體燃料缸內預混燃燒火焰穩定性的基礎研究》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：氣體燃料缸內預混燃燒火焰穩定性的基礎研究
- 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
本項目採用理論分析、數值模擬和實驗研究等方法開展氣體燃料缸內預混火焰穩定性的基礎研究工作。通過建立氣體燃料缸內預混湍流火焰分析模型，分析著火過程點火區域附近的湍流特徵參數對初期火焰形成與發展的穩定性影響，研究火焰傳播過程中缸內湍流的渦團結構分布對火焰面的作用，開展甲烷及摻混非烴氣體成分的混合燃氣在缸內預混燃燒的基礎研究，通過實驗分析獲得不同初始條件下的火焰穩定性表征參量和火焰面結構，建立氣體燃料預混火焰內在不穩定性分析模型，聯合實驗和數值計算揭示熱膨脹、能量優先擴散、浮力等火焰內在不穩定影響因素以及湍流擾動對氣體燃料著火初期火焰形態及結構的內在聯繫。在此基礎上闡明氫組分對變組分氣體燃料預混燃燒火焰穩定性的影響規律。本研究對深入認識內燃機缸內火焰燃燒特性和穩定性規律具有重要的學術意義。
結題摘要
本項目採用理論分析、數值模擬和實驗研究等方法開展氣體燃料缸內預混火焰穩定性的基礎研究工作。通過建立氣體燃料穩定性的理論分析模型，獲得了不同Lewis數、活化溫度和膨脹比下的色散關係，得到了臨界波數和不穩定性波數隨不同初始參數的變化規律，提出了描述氣體燃料層流預混火焰不穩定性的修正色散關係表達式。耦合詳細化學反應機理和無發射邊界條件，建立了低熱值氣體燃料摻氫平面層流火焰的直接數值模擬模型，通過模擬分析獲得了不同穩定性作用下火焰的動力學形態變化及產生機理，研究了燃料中非烴組分和氫組分對火焰面演變形態、組分分布的影響，並研究了流體動力學不穩定性和熱-質擴散不穩定性作用下火焰的傳播速度與位移速度的變化。開發了高溫高壓定容燃燒彈測試系統，基於該測試系統開展了不同燃空當量比、初始壓力和初始溫度、非烴氣體組分比例和摻氫比下低熱值氣體燃料摻氫燃燒時層流燃燒速度和火焰穩定性的試驗研究，分析了不同初始條件下火焰的傳播特性，不穩定性機理占主導作用時胞狀火焰的結構特點，並研究了不穩定火焰的自加速特性。建立了低熱值氣體燃料摻氫發動機缸內湍流預混火焰分析模型，開展了著火階段點火區域附近的湍流特徵參數對初期火焰形成與發展的穩定性影響，獲得了不同發動機轉速和點火時刻下缸內全局與點火位置局部流場參數的變動規律，研究了缸內初始火核形成過程中火核半徑等參數的變化歷程，開展了火焰傳播過程中缸內湍流的渦團結構分布特性的研究，闡明了低熱值氣體燃料摻氫發動機缸內湍流-火焰相互作用的主要機理,並研究了低熱值氣體摻氫混合燃氣的組分分配比對火焰面結構的影響。
