超聲速氣流中煤油燃料火花塞直接點(diǎn)火過程研究.pdf

1、論文以超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)中冷煤油的火花塞直接點(diǎn)火過程為研究對象，采用串聯(lián)凹腔構(gòu)型燃燒室，通過設(shè)計(jì)試驗(yàn)，以高速攝影、壓力掃描閥并結(jié)合數(shù)值模擬手段，研究了不同燃料噴注方案、點(diǎn)火方案下的點(diǎn)火特性以及成功點(diǎn)火時(shí)火焰的傳播路徑。
　　首先對點(diǎn)火前燃燒室流場進(jìn)行了數(shù)值模擬與試驗(yàn)觀測，研究了凹腔長深比對凹腔流場結(jié)構(gòu)的影響以及不同煤油噴注方案對煤油霧化燃料場分布的影響。研究結(jié)果表明，長深比對凹腔流場結(jié)構(gòu)具有重要影響，長深比為7,9時(shí)，凹腔為開式凹腔，

2、長深比為10，由開式凹腔轉(zhuǎn)變?yōu)殚]式凹腔。凹腔為開式凹腔時(shí)，凹腔與主流質(zhì)量交換率隨長深比的增加而增加，下游凹腔質(zhì)量交換率大于上游凹腔。由數(shù)值模擬結(jié)果得到，凹腔前壁面、后壁面直接往凹腔噴注燃料，凹腔富燃，不利于點(diǎn)火，凹腔上游噴注、底壁噴注在凹腔角回流區(qū)部位形成合適的當(dāng)量比環(huán)境。由液霧分布圖像得到，凹腔前壁面噴注，凹腔內(nèi)高靜溫環(huán)境加速了煤油液霧的霧化蒸發(fā)過程，凹腔底壁噴注，噴孔直徑與噴注壓力共同影響著燃料是否可以穿透剪切層進(jìn)入主流。凹腔后壁面

3、噴注、噴前壓力較低時(shí)，燃料噴出后立即轉(zhuǎn)向主流，噴注壓力較高，煤油液柱抵抗凹腔流場影響的能力強(qiáng)，燃料大部分進(jìn)入凹腔，導(dǎo)致凹腔富燃，不利于點(diǎn)火。
　　研究了不同煤油噴注方案、點(diǎn)火方案對點(diǎn)火性能的影響。研究結(jié)果表明，凹腔前壁面噴注、凹腔底壁大孔徑噴注結(jié)合下游凹腔點(diǎn)火的方案點(diǎn)火性能最高，在當(dāng)量比范圍0.04~0.206內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)成功點(diǎn)火和穩(wěn)定燃燒。凹腔角回流區(qū)對點(diǎn)火過程具有重要的作用，凹腔中部點(diǎn)火比后部點(diǎn)火具有更好的點(diǎn)火效果。煤油燃料火花

4、塞直接點(diǎn)火存在三種點(diǎn)火失效模式，分別為蒸發(fā)過程決定的點(diǎn)火失效、蒸發(fā)過程與火焰穩(wěn)定共同作用的點(diǎn)火失效，火焰穩(wěn)定決定的點(diǎn)火失效。
　　最后對煤油引導(dǎo)火焰引燃發(fā)動(dòng)機(jī)大流量煤油過程進(jìn)行了試驗(yàn)研究，凹腔前壁面噴注點(diǎn)火煤油以及凹腔底壁位置 A噴注點(diǎn)火煤油，火焰接力過程中有火焰振蕩現(xiàn)象，燃燒室內(nèi)存在著火焰吹脫以及火焰逆流傳播過程。凹腔底壁位置 B噴注點(diǎn)火煤油，火焰接力過程中未發(fā)生火焰振蕩現(xiàn)象，點(diǎn)火煤油與發(fā)動(dòng)機(jī)大流量煤油在這種燃料噴注組合方式下，