射流引燃實現(xiàn)甲烷—空氣混合氣快速燃燒的基礎研究.pdf

1、天然氣發(fā)動機雖然應用較廣，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，以實現(xiàn)甲烷-空氣快速燃燒為研究目的，利用實驗與仿真兩種手段進行了以下研究：
　　在定容燃燒彈中添加帶孔橫隔板實現(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行對比分析，討論了孔徑、初始壓力、當

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行機制劃分，定義表征參數(shù)使該機制劃分具有普適性，計算分析射流速率與主燃燒室內火焰?zhèn)鞑ニ俾实挠绊戧P系。實驗結果表明，在定容燃燒彈中添加帶孔橫隔板制造射流，可以加強主燃燒室中氣流運動、影響組分濃度、實現(xiàn)高能點火，從而實現(xiàn)主燃燒室中混合氣的快速燃燒。
　　利用敏感性分析及準穩(wěn)態(tài)假設(QSSA)對甲烷.空氣的化學反應動力學模型進行簡化，對比分析最終簡化模型的精確性，分析該

3、簡化機理的鏈傳播方式以及較關鍵的反應。結果表明：最終簡化機理在稀燃時精度較好，可應用到仿真計算中。
　　建立仿真計算所需要的數(shù)學物理模型，將仿真結果與實驗結果進行對比分析以確定仿真模型的準確性。討論了點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，