點(diǎn)燃式氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒穩(wěn)定性的模擬研究.pdf

1、隨著全球能源危機(jī)的加劇，對代用燃料的研究關(guān)乎我國的能源安全。氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸成為了發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的前沿方向，由于氣體燃料與汽油存在差異，容易出現(xiàn)缸內(nèi)燃燒穩(wěn)定性問題，因此系統(tǒng)深入地開展氣體發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性及其穩(wěn)定性的基礎(chǔ)研究，對于完善氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)性、降低排放和提高動(dòng)力性能具有十分重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
　　本文以氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對象，采用了在進(jìn)氣過程使用時(shí)均方法及在燃燒過程使用大渦方法的RANS/LES組合模型，

2、建立了能較好反應(yīng)點(diǎn)火過程的點(diǎn)火模型，并采用了可以描述火焰面結(jié)構(gòu)參數(shù)的Weller燃燒模型，完成了針對氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的三維仿真模型的建立。在此基礎(chǔ)上，為了解決由于采用大渦方法使得計(jì)算時(shí)間大幅增長的問題，在中科院超級(jí)計(jì)算機(jī)上搭建了并行計(jì)算平臺(tái)，并對區(qū)域分解負(fù)載平衡算法進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，計(jì)算子區(qū)域過多的情況下會(huì)造成通訊的大幅增長，合適的計(jì)算子區(qū)域數(shù)量可以得到較高并行加速比及并行效率。
　　以氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及定容彈為對象，驗(yàn)證了所建模型對進(jìn)氣

3、燃燒過程刻畫的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上，通過數(shù)值模擬計(jì)算，對比了大渦方法及時(shí)均方法對渦團(tuán)及湍流場的刻畫，相比于時(shí)均模型，大渦方法可直接求解網(wǎng)格尺度的大尺度渦團(tuán)的瞬時(shí)值，其對渦團(tuán)的分辨率隨網(wǎng)格尺度的減小而增加。分析了大尺度渦團(tuán)與火焰結(jié)構(gòu)的相互作用，觀察到極限渦團(tuán)強(qiáng)度，當(dāng)渦團(tuán)強(qiáng)度大于極限值時(shí)，當(dāng)?shù)氐幕鹧婷骜薨櫠葘⒈唤档停鹧娴姆€(wěn)定性提高。通過對馬克斯坦長度及湍流應(yīng)變率的分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)馬克斯坦長度小于0時(shí)，火焰前鋒面的褶皺度將增大，增大率與當(dāng)?shù)氐耐牧?/p>