高功率密度柴油機快速混合燃燒機理的基礎研究

《高功率密度柴油機快速混合燃燒機理的基礎研究》是依託北京交通大學，由李國岫擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高功率密度柴油機快速混合燃燒機理的基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李國岫
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

本項目以高功率密度柴油機為研究對象，對高功率密度柴油機工作過程中的幾個關鍵問題開展研究。套用氣液兩相流大渦模擬方法對高功率密度柴油機的燃油蒸發過程進行研究，對其密集噴霧的蒸發特性及影響因素進行深入探討和分析。開展高功率密度柴油機油氣快速混合機理的研究，分析燃燒系統參數對缸內流動和油氣混合特性的影響，探討實現油氣快速混合的途徑。構建燃燒過程中間特徵參數，明確燃燒過程各環節之間的耦合作用機制。基於理論分析對高功率密度柴油機的湍流燃燒機理開展研究，並對RIF小火焰模型進行修正。進行高功率密度柴油機燃燒過程中的火焰結構及發展特性實驗研究。開展對高功率密度柴油機快速混合及燃燒機理的研究將有助於高功率密度柴油機的研製和開發，加深對高功率密度柴油機燃燒過程的理解，具有重要的理論意義和工程實用價值。

結題摘要

本項目以高功率密度柴油機為研究對象，對其工作過程中的幾個關鍵問題開展了研究。研究工作按研究計畫要點執行，完成了全部研究內容。在引入濃度梯度蒸發源項和考慮Stefan流動效應的基礎上，採用氣液兩相流大渦模擬方法研究了燃油液滴和密集噴霧場內液滴群的蒸發機理，通過開展流動特性、環境溫度和壓力等因素對燃油單液滴和液滴群蒸發過程作用機制的研究，研究表明密集噴霧場內的液滴群會通過改變液滴周圍的微流場、燃油組分濃度及溫度分布來影響鄰近液滴的蒸發速率，進而改變密集噴霧場的傳熱傳質特性。研究了高背壓條件下燃油霧化特性和缸內流場的改變對微尺度湍流的形成、發展過程及空間分布的影響。分析了高背壓條件下的油氣混合特性及其影響因素。探討了實現高功率密度柴油機的缸內實現油氣快速混合的途徑。採用數值模擬方法研究了高功率密度柴油機缸內流動和組分分布特性的改變對湍流燃燒機理的影響。分析了進氣流動參數和組分分布對燃燒特性的影響。分析了密集噴霧對火焰結構、溫度分布及燃油蒸氣組分分布的影響規律，研究表明油氣混合氣的形成速率及空間輸運特性是影響高功率密度柴油機燃燒速率的關鍵因素之一。構建了描述高功率密度柴油機燃燒過程各子環節特性的中間特徵參數，研究了燃油蒸發、油氣混合、燃燒等子環節之間的影響規律，量化描述了燃燒系統參數對燃燒子環節的影響，探討了各子環節之間的耦合作用機制。採用高速攝影技術對高功率密度柴油機的高壓燃油噴霧發展特性進行了實驗研究，分析了高壓燃油噴霧的近場噴霧特性和巨觀特性。培養了6名博士研究生和10名碩士研究生。在國內外學術期刊和國際/國內學術會議上發表了21篇論文，其中國際期刊論文1篇（已錄用，SCI檢索期刊），EI檢索論文10篇。