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定容燃烧弹中火焰加速传播及其对末端自燃的影响
| 论文题名： | 定容燃烧弹中火焰加速传播及其对末端自燃的影响 |
| 关键词： | 定容燃烧弹;火焰加速传播;高速纹影成像;仿真模拟;末端自燃;汽油机 |
| 摘要： | 全球的汽车保有量不断增长，能源短缺、环境污染愈加严重，节能减排已成为当前汽车工业所面临的主要问题。汽油机小型强化技术在减少二氧化碳排放和降低油耗方面具有显著优势，日益成为领域内研究的热点方向，然而爆震却是限制汽油机小型强化技术发展的一道主要难关。 目前人们普遍认可爆震是燃烧室末端气体在火焰前锋到达之前发生了多点自燃而引起的。本文基于定容燃烧弹，通过实验和模拟手段探究了火焰加速传播后对末端气体自燃倾向的影响： （1）利用带孔隔板的射流加速效果，可以获得高速传播的火焰。本文首先研究了初始压力、当量比和隔板孔径这三个试验参数对火焰穿过带孔隔板射流加速特性的影响，具体表现在火焰传播速度增长倍率和最大火焰传播速度出现位置两个方面。研究发现初始压力对射流加速特性影响不大；当量比主要影响火焰传播速度增长倍率，对最大火焰传播速度出现位置影响较小；隔板孔径不仅影响火焰传播速度增长倍率，还对最大火焰传播速度出现位置有很大影响。 （2）随后本文研究了加速火焰对末端气体自燃的影响。在高速射流火焰促使末端气体产生自燃这一前提下，通过实验手段研究了初始压力、当量比和隔板孔径这三个参数对火焰传播速度、压力波产生、自燃发生倾向等的影响。研究发现，随着这三个参数的变化，火焰在接近末端位置传播速度越快，产生的压力波就越强烈，同时自燃倾向也越明显。 （3）实验手段的局限性在于无法获知自燃发生时末端气体状态的变化，为了加以弥补，还通过AVL-FIRE软件模拟计算了定容燃烧弹内火焰加速传播引起自燃的过程。结果发现自燃发生时，末端位置会产生的压力变化并以波的形式向外高速传播。多点随机自发着火产生多个相位、频率、振幅各不相同的波互相叠加，是引起压力剧烈震荡的主要原因。 本文通过研究发现，火焰传播加速引起末端气体自燃的两个关键点在于火焰本身的传播特性和末端气体自身的压力、当量比等状态。火焰接近末端时候传播速度很高、火焰面前方存在明显压力波并提前传播到末端、末端气体高压、当量比接近1，都是自燃发生的促进因素。本文经过探究得出初始压力、当量比、隔板孔径等参量在火焰加速传播引起末端自燃过程中的作用和影响，为揭示发动机爆震的产生原理、规律提供了借鉴性的意义。 |
| 作者： | 陶康 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 卫海桥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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