點燃式氣體燃料發(fā)動機燃燒穩(wěn)定性的模擬研究.pdf

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

2、建立了能較好反應點火過程的點火模型，并采用了可以描述火焰面結構參數的Weller燃燒模型，完成了針對氣體燃料發(fā)動機的三維仿真模型的建立。在此基礎上，為了解決由于采用大渦方法使得計算時間大幅增長的問題，在中科院超級計算機上搭建了并行計算平臺，并對區(qū)域分解負載平衡算法進行研究發(fā)現(xiàn)，計算子區(qū)域過多的情況下會造成通訊的大幅增長，合適的計算子區(qū)域數量可以得到較高并行加速比及并行效率。
　　以氣體燃料發(fā)動機及定容彈為對象，驗證了所建模型對進氣

3、燃燒過程刻畫的準確性。在此基礎上，通過數值模擬計算，對比了大渦方法及時均方法對渦團及湍流場的刻畫，相比于時均模型，大渦方法可直接求解網格尺度的大尺度渦團的瞬時值，其對渦團的分辨率隨網格尺度的減小而增加。分析了大尺度渦團與火焰結構的相互作用，觀察到極限渦團強度，當渦團強度大于極限值時，當地的火焰面褶皺度將被降低，火焰的穩(wěn)定性提高。通過對馬克斯坦長度及湍流應變率的分析發(fā)現(xiàn)，當馬克斯坦長度小于0時，火焰前鋒面的褶皺度將增大，增大率與當地的湍流