《轉子發動機分層燃燒的實現機制及其對排放的影響機理》是依託江蘇大學，由范寶偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：轉子發動機分層燃燒的實現機制及其對排放的影響機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：范寶偉
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電動汽車増程器和小型無人機的發展迫切需要結構緊湊且功重比高的動力裝置，而轉子發動機正好可以滿足這一要求，因此其套用前景愈加廣闊。但是，轉子發動機的燃燒效率和排放問題卻嚴重製約了其快速發展。慶幸的是，分層燃燒模式的套用被認為可有效突破這一瓶頸，然而目前對這一燃燒模式在轉子發動機上的實現機制還認識不足，尤其對缸內混合氣的運動規律以及混合氣分層對燃燒和排放的影響機理感到困惑。為此，本項目以分層燃燒轉子發動機為研究對象，把混合氣分層燃燒的實現機制及其對排放的影響機理作為科學問題，用理論分析、實驗測試和數值模擬的方法剖析缸內流場的演變規律，弄清混合氣分層的實現機制，揭示火焰傳播中關鍵組分的遷移規律。在此基礎上，闡明不同形式分層混合氣對著火、火焰傳播和污染物生成的影響規律，給出理想的分層混合氣形式以及實現該形式的發動機設計參數，項目相關成果對其它新型燃燒模式在轉子發動機上的探索和套用也具有指導意義。
結題摘要
轉子發動機的燃燒效率和排放問題嚴重製約了其快速發展，分層燃燒模式的套用被認為可有效解決這一問題。但是目前對這一燃燒模式在轉子發動機上的實現機制還認識不足，尤其對缸內混合氣的運動規律以及混合氣分層對燃燒和排放的影響機理感到困惑。為此，本項目主要圍繞著轉子發動機缸內混合氣分層燃燒的實現機制及其對排放的影響機理開展了相關的研究，主要研究內容和重要結果如下： （1）建立定容彈噴霧測試台架和光學轉子發動機PIV（Particle Image Velocimetry）測試實驗台架，通過實驗測試獲得了柴油基礎噴射特性和缸內中心截面上的二維流場。在此實驗數據基礎上，通過選擇和驗證湍流模型和噴霧模型，建立了可以計算轉子發動機氣流運動和混合氣形成過程的三維動態模擬模型。進一步的，通過數值計算獲得了缸內氣流三維流動機理，並揭示了缸內混合氣分層的實現機制。 （2）在研究內容（1）所獲得的可以計算轉子發動機氣流運動和混合氣形成的三維動態模擬模型基礎上，通過選擇和驗證合理的燃燒模型並耦合簡化的化學反應機理，進一步建立了可以計算燃燒過程的三維動態模擬模型。並在此基礎上，研究了缸內混合氣分層對著火、火焰傳播過程和污染物生成的影響機制，並給出能實現發動機高效燃燒的理想混合氣分層形式。該理想混合氣分層形式為：燃料應主要分布在燃燒室的中前部，並且在火花塞附近有足夠多的燃料保證點火過程中的火核能夠快速的形成。（3）建立了轉子發動機性能測試實驗台架，並結合研究內容（2）中所建立的三維動態模擬模型，通過實驗和數值模擬相結合的方法對轉子發動機進行了最佳化設計研究。具體為：根據研究內容（2）中所獲得的理想混合氣分層形式，分別確定了汽油、天然氣和柴油這三種燃料轉子發動機能實現該分層形式的最優設計參數，包括噴油位置、噴油正時、噴油持續期、點火正時和點火位置等。 該項目的實施完善了分層燃燒轉子發動機的基礎流動和燃燒理論，同時對其它新型燃燒模式在轉子發動機上的探索和套用也具有指導意義。
