【摘 要】
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直接数值模拟(DNS)发动机条件下的湍流燃烧过程是研究内燃机燃烧现象最精确也是最困难的方法.本文使用三维直接数值模拟方法研究了火花辅助压缩点火发动机条件下的燃烧过程.本文采用氢气作为燃料,考虑了详细的化学动力学机理和复杂的组分输运过程.研究表明火核形成之后,火核周围首先形成预混火焰锋面,并以一定的速度向未燃区域传播,随着缸内温度和压力升高,在火焰前锋传播至距离边界五分之一处,未燃混合气发生自燃着火
【机 构】
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天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室 300072 天津
【出 处】
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中国内燃机学会燃烧节能净化分会2015年学术年会
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直接数值模拟(DNS)发动机条件下的湍流燃烧过程是研究内燃机燃烧现象最精确也是最困难的方法.本文使用三维直接数值模拟方法研究了火花辅助压缩点火发动机条件下的燃烧过程.本文采用氢气作为燃料,考虑了详细的化学动力学机理和复杂的组分输运过程.研究表明火核形成之后,火核周围首先形成预混火焰锋面,并以一定的速度向未燃区域传播,随着缸内温度和压力升高,在火焰前锋传播至距离边界五分之一处,未燃混合气发生自燃着火,火焰前锋位移速度迅速升高随后瞬间降低至零,预示混合气体全部消耗完.文章通过对火焰传播速度、曲率,拉伸率以及放热率的定量分析研究了三维火焰前锋形态变化:在火焰锋面罅隙区,曲率为负值,当量比较低,放热较少,对应的火焰锋面位移速度较小;在火焰锋面的凸起区,曲率为正,当量比较高,放热集中,火焰锋面位移速度较大.随着火核半径的增大,平均曲率的峰值降低.同时,定量描述了三维火焰锋面特有的高斯曲率和平均曲率的统计关系.最后发现氢气组分的差异扩散导致火焰锋面的热不稳定性,并且罅隙面积和蜂窝状凸起面积随着火焰的传播增加.
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