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缸内直喷天然气/氢气转子发动机燃烧排放性能研究
1
作者 姜雪丽 范宝伟 +4 位作者 徐林勋 齐晓磊 曾永豪 张倚 卢青波 《兵器装备工程学报》 北大核心 2026年第1期153-161,183,共10页
天然气/氢气混合燃料因其低碳潜力,成为转子发动机的理想替代燃料之一。结合缸内直喷与射流点火技术,可进一步提升其燃烧效率。然而,对于采用射流点火的天然气/氢气转子发动机,燃料直喷参数对缸内混合气点火及后续燃烧过程的作用机制尚... 天然气/氢气混合燃料因其低碳潜力,成为转子发动机的理想替代燃料之一。结合缸内直喷与射流点火技术,可进一步提升其燃烧效率。然而,对于采用射流点火的天然气/氢气转子发动机,燃料直喷参数对缸内混合气点火及后续燃烧过程的作用机制尚不明确。为此,以射流点火天然气/氢气转子发动机为研究对象,分析了燃料喷口直径和喷射持续期对缸内着火燃烧过程的影响规律。结果表明:随着燃料喷嘴直径和喷射持续期的增大,点火时刻的缸内燃料不断向气缸中前部聚集,缸内燃烧压力峰值、燃烧温度和NO生成量均呈现先增大后减小的规律,而滞燃期、燃烧持续期和缸内CO的生成量呈现先减小后增大的规律。 展开更多
关键词 转子发动机 天然气/氢气 喷射策略 混合气形成 燃烧特性
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喷射策略对甲醇/汽油转子发动机燃烧特性的影响 被引量：1
2
作者 范宝伟 吴莹新 +5 位作者 姜鹏飞 刘伟康 徐林勋 潘剑锋 霍思全 李伟 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第1期165-174,共10页
以缸内直喷甲醇/汽油转子发动机为研究对象,利用CONVERGE软件对转子发动机的三维模型进行网格划分,并且选取了RNG k-ε湍流模型、SAGE燃烧模型和DPM喷雾模型,以建立数值模拟模型。研究结果表明,实验数据和模拟数据之间的平均误差不超过... 以缸内直喷甲醇/汽油转子发动机为研究对象,利用CONVERGE软件对转子发动机的三维模型进行网格划分,并且选取了RNG k-ε湍流模型、SAGE燃烧模型和DPM喷雾模型,以建立数值模拟模型。研究结果表明,实验数据和模拟数据之间的平均误差不超过5%,在合理的范围之内,因此模型可靠。在此基础上,研究了不同的喷射策略对转子发动机缸内流场和火焰传播的影响。当喷射位置在缸体长轴线及以上时,喷射角度越大,缸内湍流强度越强。并且,在上止点时刻,喷射位置在长轴线以上40 mm处,喷射角度为+40°的火焰传播面积是同一喷射位置下喷射角度为0°的3倍。在甲醇掺混比为20%的计算工况下,当喷油器在长轴线以上20 mm处的喷射位置,喷射角度为+40°时,转子发动机的缸内压力峰值最高,为23.6 bar,并且具有较小的碳氢化合物排放。 展开更多
关键词 转子发动机 甲醇/汽油 缸内直喷 射流点火 喷射策略 缸内燃烧
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射流点火天然气/氢气转子发动机性能的喷射策略研究
3
作者 杨海东 范宝伟 +4 位作者 吴鑫 曾永豪 潘剑锋 张倚 卢青波 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第12期262-270,共9页
天然气/氢气混合燃料作为一种极具潜力的转子发动机替代燃料,可有效降低转子发动机碳排放。此外,射流点火技术能有效克服传统火花塞点火模式中点火能量低、点火面积小的局限,显著提升了燃烧效率。通过数值模拟方法,使用CONVERGE软件完... 天然气/氢气混合燃料作为一种极具潜力的转子发动机替代燃料,可有效降低转子发动机碳排放。此外,射流点火技术能有效克服传统火花塞点火模式中点火能量低、点火面积小的局限,显著提升了燃烧效率。通过数值模拟方法,使用CONVERGE软件完成网格划分并选取了RNG k-ε湍流模型、SAGE燃烧模型以及GRI-Mech 3.0甲烷化学反应机理,系统研究了天然气/氢气混合燃料喷射时刻和喷射角度对射流点火天然气/氢气转子发动机性能的影响。结果表明:进气冲程早中期喷射时,喷射角度从-50°增至+50°,点火时刻气缸后部燃料分布增多;在压缩冲程喷射时,喷射角度增大使得燃料分层更加显著。比较所有计算工况,在0°喷射角度和230°CA(BTDC)喷射时刻下,缸内峰值压力达到最高值19.1 bar,指示平均有效压力和热效率表现最佳。同时,该策略CO排放最低,但由于缸内平均温度最高,NO排放明显升高。 展开更多
关键词 转子发动机 射流点火 天然气/氢气 喷射策略 混合气形成 缸内燃烧
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排气歧管特性参数对椭圆转子发动机排气过程的影响研究
4
作者 史少远 秦静 +3 位作者 王膺博 裴毅强 张岩 王振彪 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第6期651-661,共11页
椭圆转子发动机通过转子上的进、排气口换气,具有3个燃烧室且曲轴转速是转子转速的2倍,其换气特性和排气特征与传统活塞往复式发动机及三角转子发动机有明显区别.本文利用GT-Power软件建立了符合椭圆转子发动机工作特点的一维模型,以研... 椭圆转子发动机通过转子上的进、排气口换气,具有3个燃烧室且曲轴转速是转子转速的2倍,其换气特性和排气特征与传统活塞往复式发动机及三角转子发动机有明显区别.本文利用GT-Power软件建立了符合椭圆转子发动机工作特点的一维模型,以研究此类型发动机的换气过程特点、排气脉冲特性及排气歧管长度对其的影响规律,为高换气效率排气系统结构设计提供参考.研究结果表明:完整的排气过程可以划分为4个阶段:阶段1、2是废气流出的主要时期,占总排气量的90%以上;阶段3、4进、排气口同时开启但无法实现有效的扫气过程,且废气回流现象明显,导致缸内残余废气率提高.相邻燃烧室之间存在进、排气口叠开期,每个燃烧室排气末期均对应后燃烧室的排气初期,后燃烧室废气大量流出的同时窜漏入相邻燃烧室的现象较为明显,即燃烧室内的残余废气量同时受到自身排气过程和相邻燃烧室排气过程的综合影响.排气歧管长度变化对气口全开期的影响大于气口叠开期,气口全开期排气量是叠开期的3倍以上.计算长度范围内最优歧管长度可使排气过程排气量提高3.21%,并使气口叠开期的进气量提高32.80%.实现更好的排气效果的同时利于进气过程,有效地减少了阶段3废气向进气道的回流量,最终降低燃烧室内的残余废气率,实现换气效率的提高. 展开更多
关键词 椭圆转子发动机 排气管路结构 排气过程 排气压力特性 残余废气率
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平移距离和燃烧室半径对小型椭圆转子发动机燃烧过程的影响
5
作者 么大锁 秦静 +2 位作者 裴毅强 王膺博 张岩 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期334-346,共13页
针对小型椭圆转子发动机燃烧不充分的问题,运用数值模拟方法,研究了平移距离和燃烧室半径对小型椭圆转子发动机缸内流场、湍动能、燃烧过程的影响。研究结果表明:小型椭圆转子发动机缸内湍动能和流场受平移距离、燃烧室半径、燃烧速度... 针对小型椭圆转子发动机燃烧不充分的问题,运用数值模拟方法,研究了平移距离和燃烧室半径对小型椭圆转子发动机缸内流场、湍动能、燃烧过程的影响。研究结果表明:小型椭圆转子发动机缸内湍动能和流场受平移距离、燃烧室半径、燃烧速度的共同影响,在不同阶段,起主导作用的因素各不相同。在进气初期,平移距离起主导作用;在进气中期,燃烧室半径起主导作用;在燃烧阶段,燃烧速度起主导作用;减小平移距离、增大燃烧室半径,可以提高燃烧速度,增加缸内的湍动能,使火焰传播距离更远,有利于解决在燃烧室两侧狭缝中燃烧不完全的问题;减小平移距离、增大燃烧室半径,可以使更多的燃料在球形燃烧室内燃烧,从而提高燃料利用率、增大放热量、减少碳氢排放;减小平移距离、增大燃烧室半径,可以显著提高燃烧阶段缸内的温度和压力,指示热效率和指示功均大幅提高。当平移距离为0.3 mm时,小型椭圆转子发动机指示热效率和指示功分别为24.48%和14.94 J,与平移距离为0.9 mm时相比,指示热效率和指示功分别提高了58.0%和51.4%。本研究为小型椭圆转子发动机的性能改进和优化设计提供了理论基础与技术支撑。 展开更多
关键词 椭圆转子发动机 平移距离 燃烧室半径 燃烧过程 燃烧速度
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摆线转子发动机径向密封片静态泄漏特性
6
作者 李凤舒 邓晰文 +3 位作者 刘瑞 万桂银 雷基林 贾德文 《内燃机工程》 北大核心 2025年第5期139-146,共8页
为解决摆线转子发动机径向密封泄漏问题,以摆线转子发动机为研究对象,采用计算流体力学的方法,研究相邻腔室压力差、温度差及等效泄漏面积对摆线转子发动机泄漏过程中压力、速度及质量流量的变化规律。研究结果表明,增大相邻腔室压力差... 为解决摆线转子发动机径向密封泄漏问题,以摆线转子发动机为研究对象,采用计算流体力学的方法,研究相邻腔室压力差、温度差及等效泄漏面积对摆线转子发动机泄漏过程中压力、速度及质量流量的变化规律。研究结果表明,增大相邻腔室压力差会使泄漏通道达到超临界状态,这种状态下质量流量随前腔室压力增大而增大,当燃烧室压力处于峰值时泄漏质量流量达到最大值。相邻腔室温度差增大会降低泄漏质量流量,泄漏过程在亚音速流动和超音速流动状态下,前腔室温度由400 K升温至1780 K,泄漏质量流量分别降低50.07%和46.64%。减小等效泄漏面积可有效改善泄漏,在气流为亚音速流动及临界状态下,当等效泄漏面积由2.0 mm^(2)减小为1.1 mm^(2),泄漏质量流量平均降低69.48%。 展开更多
关键词 转子发动机 径向密封片 密封性能 泄漏特性
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压缩比与点火正时对氢燃料椭圆转子发动机综合性能的影响
7
作者 杨正浩 耿琪 +2 位作者 贾光宇 杜洋 何光宇 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第6期32-41,共10页
为解决转子发动机狭长结构与偏心运动导致的燃烧性能差这一难题,提出了一种采用氢燃料的椭圆转子发动机,探索压缩比与点火正时对转子发动机动力学与热力学特性影响机制,提高发动机综合性能与能量转化效率。基于时序法建立椭圆转子发动机... 为解决转子发动机狭长结构与偏心运动导致的燃烧性能差这一难题,提出了一种采用氢燃料的椭圆转子发动机,探索压缩比与点火正时对转子发动机动力学与热力学特性影响机制,提高发动机综合性能与能量转化效率。基于时序法建立椭圆转子发动机0维模型,将燃烧室系统内的热力学参数与物质组分视为均匀分布,依次建立层流火焰燃烧、漏气、传热、NO排放子模型;在此基础上,探究了压缩比(7、9、11)与点火正时(320°、330°、340°、350°)对稀燃条件下氢燃料椭圆转子发动机燃烧放热特性的影响。结果表明:提前点火会增加缸内高压持续期,增大工质泄漏;在低压缩比下,过晚的点火会使得缸内压力严重偏离等容燃烧曲线,降低发动机热功转换效率;压缩比为9的参考工况下,随着点火正时从320°升高至350°,峰值缸内压力下降了1.30MPa,延后了13.86°;当压缩比升高至11时,发动机于较晚的340°点火可获得最高的指示功率12.67kW与最低的指示油耗76.03g/(kW·h),此时热效率达到0.338,较参考工况(压缩比为9、点火正时为330°)提高了1.65%。 展开更多
关键词 椭圆转子发动机 氢燃料 压缩比 点火正时 动力性能
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点火提前角对天然气转子发动机燃烧过程的影响 被引量：15
8
作者 范宝伟 潘剑锋 +3 位作者 陈瑞 刘杨先 唐爱坤 王谦 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期1-17,共17页
以火花点燃式转子发动机为研究对象,建立了相应的湍流和燃烧模型,实现了发动机工作过程的动态模拟。在此基础上,计算得到了转子发动机缸内流场、温度场的演变及火焰传播过程,并计算分析出了不同点火提前角对缸内燃烧过程的影响。计算结... 以火花点燃式转子发动机为研究对象,建立了相应的湍流和燃烧模型,实现了发动机工作过程的动态模拟。在此基础上,计算得到了转子发动机缸内流场、温度场的演变及火焰传播过程,并计算分析出了不同点火提前角对缸内燃烧过程的影响。计算结果表明:燃烧室内部涡流对火焰传播起着积极的加速作用,点火时火花塞位于涡流区到单向流的过渡区域最好。随着转子运动,涡流会因燃烧室容积减小而受到挤压并消失,在涡流消失时刻一定的情况下,为了充分利用涡流的作用时间,应该适当地增大点火提前角。在计算工况下,当点火提前角为47°时,发动机的燃烧效率和气缸内压力峰值均最高,并且NO x的排放较少。此研究为其他不同工况下,转子发动机的最佳点火提前角的确定提供了理论参考依据。 展开更多
关键词 工程热物理 天然气转子发动机 点火提前角 燃烧过程 二维动态模拟
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LPG转子发动机缸内燃烧影响因素研究 被引量：9
9
作者 潘剑锋 陈瑞 +2 位作者 范宝伟 姚嘉琪 肖曼 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期329-337,共9页
建立了转子发动机的计算模型,结合自编程序在CFD软件上对转子发动机的燃烧过程进行了二维动态数值模拟,并利用实验结果进行了验证。在此基础上,计算得出缸内直喷LPG转子发动机燃烧演变过程,分析了喷嘴在3个不同位置时发动机的燃烧特性,... 建立了转子发动机的计算模型,结合自编程序在CFD软件上对转子发动机的燃烧过程进行了二维动态数值模拟,并利用实验结果进行了验证。在此基础上,计算得出缸内直喷LPG转子发动机燃烧演变过程,分析了喷嘴在3个不同位置时发动机的燃烧特性,由此确定了喷嘴安装的最佳位置,并进一步研究了该情况下喷油时刻和喷油持续期对转子发动机燃烧过程的影响。研究结果表明:在转速一定,给定喷射方向、喷射持续期和喷雾锥角时,发动机存在一个最佳喷射提前角,能使燃烧室内混合气分布合理,气缸压力峰值高,最大放热率和最大压力升高率高,燃烧持续时间短,发动机热效率高。当喷嘴位于长轴顶点时,燃烧稳定性和持续性都比其他两个位置更好,最佳喷射提前角对应的燃烧压力峰值最高;若在此最佳喷射提前角下,保持其他条件不变,改变其喷射持续期,会使最高燃烧压力和最大放热率出现一定的降低,但影响不大,其燃烧特性仍然比较理想,气缸压力峰值能达到6 MPa以上。 展开更多
关键词 液化石油气 转子发动机 缸内直喷 喷油时刻 燃烧过程 数值模拟
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柴油转子发动机的全可变配气系统优化 被引量：8
10
作者 邓晰文 林贤衍 +2 位作者 贾德文 雷基林 毕玉华 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期114-121,共8页
柴油转子发动机作为动力源头在农业领域中被广泛运用,为使其配气端口的设计与优化向系统化发展,进一步提升转子发动机的性能,提出了配气端口参数化设计及优化方法。根据柴油转子发动机的特性,建立配气端口曲线方程,采用6个配气参数构建... 柴油转子发动机作为动力源头在农业领域中被广泛运用,为使其配气端口的设计与优化向系统化发展,进一步提升转子发动机的性能,提出了配气端口参数化设计及优化方法。根据柴油转子发动机的特性,建立配气端口曲线方程,采用6个配气参数构建转子发动机全可变配气的参数化模型和一维工作过程仿真模型。采用单因素扫值和响应面法,建立了功率及燃油消耗率的回归模型。以功率和燃油消耗率为性能指标,采用NSGA-II方法对全可变配气端口系统进行了多目标优化。研究结果表明,采用单因素扫值和响应面法相结合的方法,响应面回归模型的相关性系数大于0.95,具有良好的准确性与预测性;优化后,进气端口向前移动19.21°曲轴转角(Crank Angle,CA),进气口持续期增大了78.40%,端口宽度扩大了58.89%;排气端口向后移动19.92°CA,持续期不变,端口宽度扩大了46.60%;功率增加了1.07 kW、提升了25.36%,燃油消耗率降低了104.46 g/(kW·h),降低了20.01%。该研究可为转子机配气系统的设计与优化提供参考依据。 展开更多
关键词 转子发动机 配气系统 多目标优化 工作过程仿真 响应面法
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燃烧室结构对天然气转子发动机燃烧过程的影响 被引量：5
11
作者 范宝伟 潘剑锋 +2 位作者 黄俊 肖曼 姚嘉琪 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第22期141-151,共11页
以一台由端面进气汽油转子发动机改装而来的预混天然气转子发动机为研究对象,在FLUENT软件的基础上通过编程实现转子发动机三维网格的偏心运动,并选择合适的湍流模型、燃烧模型以及详细的CHEMKIN化学反应机理,建立基于化学反应动力学的... 以一台由端面进气汽油转子发动机改装而来的预混天然气转子发动机为研究对象,在FLUENT软件的基础上通过编程实现转子发动机三维网格的偏心运动,并选择合适的湍流模型、燃烧模型以及详细的CHEMKIN化学反应机理,建立基于化学反应动力学的端面进气天然气转子发动机三维动态数值模拟模型。通过与试验数据进行对比和分析,验证模型的可靠性。在此基础上,研究燃烧室结构对端面进气天然气转子发动机的缸内流场、温度场和中间产物浓度场的影响。结果表明,当燃烧室凹坑布置于转子曲面长度方向的前端和转子曲面宽度方向的中心时,燃烧过程同时利用了燃烧室后部的滚流以及燃烧室中部高速流区对火焰的加速作用,缸内整体燃烧速率最大。同时,其缸内压力最大以及中间产物OH的生成量也最大,其压力峰值比中置凹坑燃烧室提高了19.9%,但其NO质量分数仍在0.5%以内。 展开更多
关键词 燃烧室结构 天然气 端面进气转子发动机 流场 燃烧过程 三维动态模拟
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配气相位对三角转子气动发动机性能的影响 被引量：6
12
作者 潘剑锋 肖曼 +1 位作者 范宝伟 潘振华 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期141-146,共6页
为了研究配气相位对三角转子气动发动机动力性和经济性的影响,建立了相应的2维动态数值计算模型.在验证模型可行性的基础上,对三角转子气动发动机内部气流运动过程进行了模拟.基于正交设计,分析了进气提前角、进气持续角、排气提前角、... 为了研究配气相位对三角转子气动发动机动力性和经济性的影响,建立了相应的2维动态数值计算模型.在验证模型可行性的基础上,对三角转子气动发动机内部气流运动过程进行了模拟.基于正交设计,分析了进气提前角、进气持续角、排气提前角、排气持续角4个因素组合下有效功率和耗气率的变化情况.结果表明:对于转子气动发动机的动力性指标,进气持续角的影响最大,次之是排气提前角,随之是进气提前角,排气持续角对有效功率和耗气率的影响最小;最大功率输出时的最佳配气相位为进气持续角270°、排气提前角15°、进气提前角30°、排气持续角280°;对于其经济性指标,排气提前角的影响最大,次之是进气持续角,随之是排气持续角,进气提前角对其影响最小;最小耗气率时的最佳配气相位为排气提前角15°、进气持续角210°、排气持续角260°、进气提前角45°. 展开更多
关键词 气动发动机 三角转子 动网格 配气相位 正交设计
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进气相位对天然气转子发动机流场和燃烧过程的影响 被引量：5
13
作者 范宝伟 潘剑锋 +2 位作者 唐爱坤 潘振华 薛宏 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期286-293,共8页
转子发动机进气相位的改变不仅改变了进气效率,而且对缸内流场以及燃烧过程都产生很大的影响。基于FLUENT软件,通过编程实现了相应的三维动网格模型,添加了合适的湍流模型、燃烧模型、CHEMKIN化学反应机理,建立了基于化学反应动力学的... 转子发动机进气相位的改变不仅改变了进气效率,而且对缸内流场以及燃烧过程都产生很大的影响。基于FLUENT软件,通过编程实现了相应的三维动网格模型,添加了合适的湍流模型、燃烧模型、CHEMKIN化学反应机理,建立了基于化学反应动力学的三维动态数值模拟模型,并通过已有实验数据对比验证了模型的可靠性。在此基础上,对不同进气相位的周边进气天然气转子发动机的工作过程进行了数值模拟。计算结果表明:在进气持续期不变的情况下,随着进气开启角的提前,缸内涡团和旋流的强度、充量系数都不断增加,点火位置处的流场湍流度不断增加。火花塞点火后其附近的流场湍流度增加可以大幅度提高燃烧速率,但燃烧行程的整体燃烧速率不是一直随着进气开启角的提前而增大。相同进气持续期下,进气开启角为407°时,火焰传播速度最大,缸内示功图最好,同时NO生成量也最大。 展开更多
关键词 进气相位 天然气 周边进气转子发动机 流场 燃烧过程 三维动态模拟
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LPG转子发动机燃烧过程的数值模拟 被引量：5
14
作者 潘剑锋 陈瑞 +1 位作者 范宝伟 邬迪 《热科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期242-248,共7页
通过CFD软件建立了LPG转子发动机的流动和燃烧模型,对缸内燃烧过程进行计算,并利用文献结果进行了验证。计算得出转子发动机缸内流场的变化及火焰传播过程,分析了不同当量比和不同点火提前角对缸内燃烧过程的影响。计算结果表明:缸内最... 通过CFD软件建立了LPG转子发动机的流动和燃烧模型,对缸内燃烧过程进行计算,并利用文献结果进行了验证。计算得出转子发动机缸内流场的变化及火焰传播过程,分析了不同当量比和不同点火提前角对缸内燃烧过程的影响。计算结果表明:缸内最高压力与温度随着当量比的增大而增大,着火期和急燃期受当量比影响较小;在当量比为0.75时,点火提前角采用54°与原点火提前角(42°)相比,提高了燃烧压力和燃烧效率。 展开更多
关键词 LPG转子发动机 当量比 点火提前角 燃烧过程 动态模拟
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转子发动机流场的测试和数值模拟 被引量：4
15
作者 范宝伟 潘剑锋 +3 位作者 刘杨先 卢青波 肖曼 薛宏 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1835-1840,共6页
为了研究端面进气转子发动机工作过程中缸内气流的运动规律,建立了可视化转子发动机实验台,利用PIV对发动机内部的流场进行了测试。实验结果显示缸体中心截面上存在逆时针涡流结构,测试区域内的气流整体上呈现沿逆时针方向的运动趋势。... 为了研究端面进气转子发动机工作过程中缸内气流的运动规律,建立了可视化转子发动机实验台,利用PIV对发动机内部的流场进行了测试。实验结果显示缸体中心截面上存在逆时针涡流结构,测试区域内的气流整体上呈现沿逆时针方向的运动趋势。同时为了进一步解释实验所发现的现象,在FLUENT软件的基础上通过编程实现了三维网格运动并选择了合理的湍流模型,在与实验数据进行对比的基础上建立了可靠的三维动态模拟模型。通过实验和数值模拟相结合的方法研究获得了转子发动机的三维流动机理。 展开更多
关键词 端面进气 转子发动机 流场 PIV 三维动态模拟
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转子发动机热力过程数学模型 被引量：6
16
作者 周乃君 裴海灵 +1 位作者 张家奇 陈宏德 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期284-289,共6页
对转子发动机缸内燃烧过程进行分析,建立转子发动机热力过程数学模型的基本微分方程,并分阶段对方程进行简化,得到压缩期、燃烧期、膨胀期和换气期的质量和能量方程;以Matlab软件的Simulink为平台对单转子发动机热力过程进行仿真模拟,... 对转子发动机缸内燃烧过程进行分析,建立转子发动机热力过程数学模型的基本微分方程,并分阶段对方程进行简化,得到压缩期、燃烧期、膨胀期和换气期的质量和能量方程;以Matlab软件的Simulink为平台对单转子发动机热力过程进行仿真模拟,并将仿真结果与J.Abraham等所得结果进行比较。研究结果表明:仿真结果与J.Abraham等所得结果有一定偏差且滞后约4-,但最大偏差不超过7%,证明所建立的数学模型可用于模拟仿真转子发动机的运行状况。 展开更多
关键词 转子发动机 数学模型 热力过程
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点火位置对X型转子发动机燃烧过程的影响 被引量：3
17
作者 邹润 杨伟 +3 位作者 张磊 苏铁熊 张翼 李良钰 《内燃机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期50-58,69,共10页
为探究X型转子发动机独特燃烧室内复杂湍流场与点火位置的耦合作用对混合气燃烧过程的影响,建立了X型转子发动机的三维计算流体动力学模型,并与试验结果进行对比验证,数值研究了不同点火位置下X型转子发动机缸内燃烧过程,揭示了点火位... 为探究X型转子发动机独特燃烧室内复杂湍流场与点火位置的耦合作用对混合气燃烧过程的影响,建立了X型转子发动机的三维计算流体动力学模型,并与试验结果进行对比验证,数值研究了不同点火位置下X型转子发动机缸内燃烧过程,揭示了点火位置对火焰传播、燃烧特性及污染物形成的影响规律。结果表明,在压缩末期,X型转子发动机燃烧室内形成了包括涡流和单向流的复杂湍流场,这与点火位置的耦合作用显著影响火焰传播过程。为了获得较高火焰传播速度,点火位置不宜布置在漩涡区处。点火位置位于凹坑中部时,可以充分利用四周空间和涡团与单向流场过渡处形成的较高速度场加速火焰传播,从而提前燃烧重心,增加放热速率,而且峰值压力提高了25%,指示热效率超过30%;同时其也具有较低的HC和CO排放量;但是由于其缸内峰值温度较大,导致NO排放量增加。 展开更多
关键词 X型转子发动机 点火位置 计算流体动力学 仿真 燃烧过程 排放
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微尺度催化燃烧表面反应对气相反应的影响 被引量：3
18
作者 邵霞 潘剑锋 +2 位作者 唐爱坤 胡松 侯智勇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期391-396,共6页
建立局部催化微通道内部燃烧过程的计算模型,采用氢氧气相反应动力学机理和表面反应机理进行了数值模拟,分析了不同流速、当量比和通道高度下表面反应对气相反应的影响。结果表明,入口流速越大,表面反应对催化段下游气相反应的促进作用... 建立局部催化微通道内部燃烧过程的计算模型,采用氢氧气相反应动力学机理和表面反应机理进行了数值模拟,分析了不同流速、当量比和通道高度下表面反应对气相反应的影响。结果表明,入口流速越大,表面反应对催化段下游气相反应的促进作用越明显。表面反应热使上下壁面内侧产生的温差随流速的增大而增大;在当量比约为1时,表面反应明显促进气相反应,而在氧气大幅过量或者严重不足时,表面反应却明显抑制气相反应。在相同的质量流量下,减小通道高度对表面反应影响较小,对催化段附近空间反应的抑制作用增强,外壁面温度增加。 展开更多
关键词 微尺度燃烧 表面反应 催化 数值模拟
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催化微燃烧室内氢气/空气预混合燃烧特性 被引量：3
19
作者 潘剑锋 卢志刚 +2 位作者 卢青波 张倚 邵霞 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期383-390,共8页
采用实验方法和数值模拟对微尺度催化燃烧室内氢气/空气预混合燃烧过程进行了研究.通过实验对不同工况下燃烧室内的反应类型进行界定,并分析了各反应类型下的燃烧特性.采用氢氧气相反应动力学和表面反应机理进行数值模拟,获得了燃烧室... 采用实验方法和数值模拟对微尺度催化燃烧室内氢气/空气预混合燃烧过程进行了研究.通过实验对不同工况下燃烧室内的反应类型进行界定,并分析了各反应类型下的燃烧特性.采用氢氧气相反应动力学和表面反应机理进行数值模拟,获得了燃烧室内各组分的变化规律.结果表明:随着当量比的改变,催化燃烧室中的耦合反应与纯表面反应之间会发生相互转变现象,且耦合反应的外壁面温度始终高于纯表面反应的外壁面温度;当燃烧室内发生耦合反应时,燃烧室的壁面温差随当量比的增大而增大,而发生纯表面反应时,随当量比的增大而减小;耦合反应中的气相反应强度随着当量比的增加变得更剧烈,且对表面催化反应的影响更明显;燃烧室内发生耦合反应时的燃料转化率始终高于仅发生纯表面催化反应时的燃料转化率. 展开更多
关键词 微尺度燃烧 表面催化反应 反应类型 燃烧特性 燃烧效率
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天然气/柴油双燃料转子发动机燃烧过程的数值模拟 被引量：4
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作者 潘剑锋 陶佳宇 +1 位作者 胡翔 范宝伟 《热科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期395-402,共8页
针对天然气/柴油双燃料转子发动机的缸内工作过程,基于FLUENT软件建立了耦合正庚烷简化机理的二维计算模型,并利用文献数据进行了验证。在此基础上,研究了纯柴油工况下喷射持续期对燃烧过程的影响,获得了较好的喷射持续期;并在该持续期... 针对天然气/柴油双燃料转子发动机的缸内工作过程,基于FLUENT软件建立了耦合正庚烷简化机理的二维计算模型,并利用文献数据进行了验证。在此基础上,研究了纯柴油工况下喷射持续期对燃烧过程的影响,获得了较好的喷射持续期;并在该持续期下对天然气替代率对转子发动机燃烧过程的影响进行了研究。研究结果表明：保持当量比不变,喷射持续期的变化会对燃油浓度分布产生影响,从而影响燃烧过程;采用45℃A喷油持续期可以在保持较高缸内压力的同时减少污染物的生成。天然气替代率的提高会导致初期燃烧速度的减缓和后期燃烧速度的增大;随着天然气替代率的增大,燃烧初期同一偏心轴转角下的缸内压力和温度逐渐降低,燃烧后期则呈相反的趋势。采用50%天然气替代率可以在保持较高缸内压力的同时大大降低CO和Soot生成量,而NO生成量略有升高。 展开更多
关键词 内燃机 转子发动机 柴油 天然气替代率 数值模拟
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