基于定容燃烧弹的湍流火焰燃烧分析

论文摘要

随着能源稀缺和环境恶化状况日趋严重,合理的组织发动机气体燃料的湍流燃烧,对实现燃烧控制,提高发动动力性、经济性有着十分重要的意义。因此,本文进行湍流火焰燃烧分析对其在发动机中应用具有理论指导作用。本文开发了预混湍流燃烧弹试验平台,设计了湍流供气系统,系统包括喷射阀阀座、湍流射流装置、预混箱、配气预混装置等。开发了燃烧弹喷射与点火控制系统,实现了喷射时间,点火能量等参数控制以及点火延迟时间的控制。针对试验装置开发了温度采集系统,实现温度数据的分析、存储和实时显示。在湍流燃烧弹实验平台,开展变参数湍流燃烧试验研究。试验结果表明：适当的增加湍流能够加速预混可燃气体的燃烧过程；与层流燃烧相比,湍流燃烧火焰传播得更快,火核的发展进程更快；在火核形成和发展初期,湍流火核的发展呈现一个逐渐加速的过程；湍流燃烧过程,初始压力越大湍流燃烧的最大爆发压力越大；随着点火时刻的推迟,混合气燃烧到达最大压力的时间随之增加；随着当量比的增大相同时刻的火核尺寸呈现先增大后减小的趋势,在当量比为1.0时最大；随着掺氮比例的增加,燃烧速度有了明显的降低,压力升高率减小,燃烧温度降低,湍流火核形成的过程变慢；不同的射流孔径下湍流燃烧压力也不同,2.5mm的射流孔径下的湍流燃烧速度更大。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 湍流燃烧试验装置及其相关研究
• 1.2.2 湍流燃烧试验测试技术
• 1.3 论文的主要工作
• 2. 预混湍流燃烧弹试验平台的研究开发
• 2.1 试验平台的方案设计
• 2.2 湍流射流装置的开发
• 2.2.1 喷射阀及阀座的整体设计
• 2.2.2 射流器的开发
• 2.3 配气预混装置的开发
• 2.3.1 预混箱的结构设计
• 2.3.2 混合装置的设计开发
• 2.4 试验平台的密封性分析
• 2.5 本章小结
• 3. 燃烧弹喷射与点火控制系统的研究
• 3.1 喷射与点火控制系统功能分析
• 3.1.1 喷射系统功能分析
• 3.1.2 点火系统功能分析
• 3.1.3 时序控制系统功能分析
• 3.2 喷射与点火控制系统的硬件设计
• 3.2.1 电子元器件的选型设计
• 3.2.2 喷射与点火电路设计
• 3.3 喷射与点火控制系统的软件开发
• 3.3.1 控制系统的软件开发工具
• 3.3.2 喷射与点火时序控制策略研究
• 3.3.3 控制系统的软件程序设计与开发
• 3.4 本章小结
• 4. 燃烧弹温度采集系统的开发
• 4.1 信号采集的方案设计
• 4.1.1 温度测试的基本原理
• 4.1.2 温度测试点的布置
• 4.1.3 温度测试的误差修正
• 4.2 温度采集系统的硬件设计开发
• 4.2.1 温度传感器选的选型设计
• 4.2.2 电压放大模块
• 4.2.3 信号采集单元硬件
• 4.3 温度采集系统的软件开发
• 4.3.1 采集软件的开发工具
• 4.3.2 温度信号采集单元
• 4.4 本章小结
• 5. 湍流燃烧试验研究及结果分析
• 5.1 试验方案及步骤
• 5.1.1 湍流燃烧试验初始条件
• 5.1.2 混合气配置方案
• 5.1.3 湍流燃烧试验步骤
• 5.2 湍流燃烧与层流燃烧的对比分析
• 5.2.1 燃烧过程的对比分析
• 5.2.2 火焰传播过程的对比分析
• 5.3 初始压力和点火时刻对湍流火焰燃烧特性的影响
• 5.3.1 初始压力对燃烧过程的影响
• 5.3.2 点火时刻对燃烧过程的影响
• 5.4 当量比和燃料组分对火核形成的影响
• 5.4.1 当量比对火核形成的影响
• 5.4.2 燃料组分对火核形成的影响
• 5.5 喷射器尺寸对湍流火焰的影响
• 5.6 本章小结
• 6. 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集