射流引燃實(shí)現(xiàn)甲烷—空氣混合氣快速燃燒的基礎(chǔ)研究.pdf

1、天然氣發(fā)動機(jī)雖然應(yīng)用較廣，但也存在熱效率不高、循環(huán)變動較大的問題。稀薄燃燒方式通過提高壓縮比可以解決以上問題，但其燃燒速率較低。本文針對天然氣燃燒速率慢的問題，以稀薄燃燒為研究條件，以實(shí)現(xiàn)甲烷-空氣快速燃燒為研究目的，利用實(shí)驗(yàn)與仿真兩種手段進(jìn)行了以下研究：
　　在定容燃燒彈中添加帶孔橫隔板實(shí)現(xiàn)對主燃燒室混合氣的射流引燃，將其壓力峰值、壓力峰值出現(xiàn)時刻、dp曲線變化及火焰?zhèn)鞑ゼy影照片與無隔板情況進(jìn)行對比分析，討論了孔徑、初始壓力、當(dāng)

2、量比對射流引燃燃燒特性的影響，根據(jù)不同的初始條件對射流引燃燃燒特性進(jìn)行機(jī)制劃分，定義表征參數(shù)使該機(jī)制劃分具有普適性，計算分析射流速率與主燃燒室內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俾实挠绊戧P(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在定容燃燒彈中添加帶孔橫隔板制造射流，可以加強(qiáng)主燃燒室中氣流運(yùn)動、影響組分濃度、實(shí)現(xiàn)高能點(diǎn)火，從而實(shí)現(xiàn)主燃燒室中混合氣的快速燃燒。
　　利用敏感性分析及準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)假設(shè)(QSSA)對甲烷.空氣的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型進(jìn)行簡化，對比分析最終簡化模型的精確性，分析該

3、簡化機(jī)理的鏈傳播方式以及較關(guān)鍵的反應(yīng)。結(jié)果表明：最終簡化機(jī)理在稀燃時精度較好，可應(yīng)用到仿真計算中。
　　建立仿真計算所需要的數(shù)學(xué)物理模型，將仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析以確定仿真模型的準(zhǔn)確性。討論了點(diǎn)火能量及時間步長對火焰?zhèn)鞑コ跗诘挠绊懸?guī)律，分析了射流引燃燃燒過程中主要組分的濃度變化，探討了H、O、OH自由基的濃度對主燃燒室燃燒時刻的影響。結(jié)果表明，主燃燒室的燃燒是由于H、O、OH自由基的濃度足夠高即活化中心濃度足夠高時所引起，