定容燃烧弹

摘要： 为了研究商用及军用柴油对特种车辆重型柴油机冷启动及燃油适应性的影响规律,本文利用定容燃烧弹控制背压、背温,利用高速摄影法拍摄喷雾图像等,研究了2种商用燃料(TYRL柴油、MGP5柴油)及一种军用燃料(-10号军用柴油)的喷雾特性随柴油机上止点温度和压力的变化规律。结果表明:3种燃油的喷雾贯穿距随背压增大而减小,随背温增加,先增大后减小;喷雾锥角随背压增加而增大,随背温增加而减小。在低背温低背压工况下,3种燃料的贯穿距离基本一致,但在高背温700 K和高背压6 MPa工况下,轻质柴油由于表面张力小,贯穿距离相对较小,表明轻质柴油的燃油雾化程度更高;此外,商用柴油与军用柴油在喷雾贯穿距和锥角上的差别较大(约为4%和3.5°),因此在实际应用时需要修正和优化喷油策略以及点火时刻,以达到柴油机最优性能。

摘要： 为了研究罐状空间内不同浓度的煤尘对含尘甲烷爆炸流场变化的影响,使用60 L的定容燃烧弹为试验装置,在试验装置的同一个断面上布置4个压力传感器,按照上、下、左、右位置命名为P_(U)、P_(L)、P_(D)、P_(R),通过爆炸压力以及激光纹影系统拍摄的火焰图像,分析爆炸压力与火焰结构的变化情况。试验共设计6组工况,试验选用浓度为9.5%的甲烷空气预混气体,再分别往气体中加入0 g/m^(3)、5 g/m^(3)、10 g/m^(3)、15 g/m^(3)、20 g/m^(3)、25 g/m^(3)的煤尘进行试验。试验结果表明:单一甲烷爆炸时,爆炸压力变化共分为4个阶段:压力上升阶段,压力降低阶段,二次上升阶段以及持续降低阶段,其中P_(U)传感器压力峰值最大,上升速率最快。在含氧量恒定的情况下,含尘甲烷爆炸的压力峰值随煤尘浓度的增加呈现先增大后减小的规律,煤尘浓度为15 g/m^(3)时,爆炸压力最大值为598.697 kPa。爆炸火焰结构演化过程分为3个阶段:层流阶段,胞状不稳定阶段以及湍流阶段。流场中的扰动导致火焰锋面产生了褶皱,煤尘浓度的增加,加大了煤尘粒子对火焰扰动的影响,加速了火焰结构的演化过程。

摘要： 为研究柴油在CO_(2)/O_(2)氛围下燃烧反应机理与燃烧特性,本文提出了量子化学计算的机理与光学实验,通过分子平均局部离子化能和表面静电势分析分子的反应活性位点,通过计算化学计算了新的化学反应路径,对反应路径进行敏感性分析和简化,然后计算了火焰自然光度和火焰浮起长度,最后搭建了具备光学通道的定容燃烧弹实验平台并进行柴油燃烧的流体力学模拟。计算结果与实验结果对比结果表明,在35%CO_(2)+65%O_(2)氛围下火焰浮起长度最大误差、最小误差和平均误差分别为13.9%、0.5%和1.4%,均为可接受的误差,说明此机理适用于CO_(2)/O_(2)氛围下柴油燃烧特性的研究。高浓度二氧化碳会致使火焰发生分叉,引起湍流现象,并且二氧化碳在高温下会热解成一氧化碳和氧自由基。一氧化碳的碳端化学反应活性比氧端的大,碳端平均局部离子化能为12.62eV且静电势极小值为-0.51eV。

摘要： 针对戊醇/正十二烷二元燃料,在定容燃烧弹系统中,采用高频背景光消光法和OH*化学荧光发光法开展了二元燃料碳烟生成特性和燃烧特性可视化研究,探究了戊醇掺混于高活性燃料后对碳烟生成的影响。研究表明,戊醇的加入可以有效降低燃油碳烟的整体浓度,且添加戊醇会小幅延长碳烟的初始生成时刻和生成位置,戊醇的含氧特性相对于低活性对碳烟生成的影响更大。环境温度的提升会显著增大燃油的碳烟生成区域和生成质量,在较低环境温度时戊醇的掺混可以有效降低碳烟生成量,而在较高环境温度时采用戊醇掺混的同时需配合高喷射压力才可以有效降低碳烟浓度。

摘要： 聚甲氧基二甲醚(PODE)是一种有潜力的柴油替代燃料,目前针对PODE的研究更多集中在发动机台架试验,相应的基础喷雾燃烧研究较少,制约了其在动力装置中高效清洁燃烧性能的提升。羟基(OH)性质活泼,大量存在的区域通常认为是高温反应区域。利用羟基光谱可以获得火焰结构、燃烧反应位置以及热释放速率等重要参数。环境氧浓度对火焰结构有很大影响,也是控制燃烧反应速率和污染物排放的重要参数。因此,在一台光学定容燃烧弹上,首先利用羟基的自发光光谱测量,研究了宽环境氧浓度变化(15%~80%)对PODE喷雾火焰浮起长度的影响,进一步利用阿贝尔逆变换方法将羟基自发光光谱强度由积分值反演为点位值,研究了富氧条件下(40%~80%)氧浓度变化对PODE喷雾羟基分布的影响。研究结果表明:环境氧浓度由15%增至40%,PODE火焰浮起长度迅速缩短;氧浓度进一步增加至80%,火焰浮起长度下降趋势逐渐变缓,直至基本不变;相同氧气浓度下PODE火焰浮起长度明显小于柴油。反演后的羟基光谱分布特征表面,富氧条件下PODE羟基光谱的高光强区域主要集中于喷雾边缘扩散火焰薄层中,同时,局部温度的显著提升使得羟基光谱强度在预混反应区下游附近达到最大;羟基光谱高光强区域随氧气浓度增加逐渐向火焰中上游区域迁移,并且其分布表现为轴向上更短,径向上更窄;在火焰达到准稳态时,相较40%氧气浓度条件,60%和80%氧气浓度下的羟基光谱强度在火焰中下游明显减弱,表明高的环境氧浓度下喷雾上游的燃油高浓度区域更快的参与到剧烈的燃烧反应中。

摘要： 开展了低热值气体燃料掺烧氢气的实验研究。搭建了定容燃烧弹实验系统,分析了不同初始条件下低热值气体掺氢燃料的火焰层流燃烧速度的变化趋势。实验结果表明,增加初始压力会降低火焰的层流燃烧速度;增加初始温度会提高火焰的层流燃烧速度;掺氢比的增加会提高火焰的层流燃烧速度,但增加了火焰的不稳定性;当量比对火焰层流燃烧速度的影响比较复杂,一般浓混合气燃烧速度大于稀混合气。本文的研究为低热值气体燃料掺氢发动机的设计和开发提供实验依据。

摘要： 为了对柴油在CO_(2)-O_(2)环境下的着火特性进行研究,建立了以70%正庚烷-30%甲苯混合物作为柴油表征燃料的着火延迟时间模型。该模型考虑了高浓度CO_(2)对着火的阻燃效应,运用多元线性回归分析方法,得到了着火延迟时间与温度、密度以及浓度等之间的函数关系。结合正庚烷-甲苯耦合机理的仿真和可视化定容燃烧弹试验,对着火延迟时间模型进行了验证,并深入研究了不同工况下影响着火特性的重要因素。结果表明:该模型能较好地预测柴油在CO_(2)-O_(2)氛围下的着火延迟时间,且在50%CO_(2)环境下的平均误差为5.71%;CO_(2)的热效应对着火延迟时间的影响起主导作用,而当CO_(2)体积分数大于60%时,CO_(2)的第三体碰撞效应对着火发生的促进作用显著增强,另外,CO_(2)浓度变化对OH自由基产率的影响很大。

摘要： 基于单孔主动预燃室,研究了火焰射流的形成机理。在圆形自由紊动射流理论的基础上,提出了单孔主动预燃室点火的火焰射流贯穿距随时间变化的经验公式。该经验公式可以通过射流锥角、预燃室喷口直径和射流在预燃室喷口处的初速度预测射流贯穿距。通过主动预燃室的定容燃烧弹试验和CONVERGE仿真验证,该经验公式所预测的射流贯穿距和反向求得的射流初速度与实测值吻合,最大相对误差分别为6.92%和5.82%。认为此公式能够正确预测单喷孔主动预燃室的射流贯穿距,对于优化预燃室结构以实现更高效地点火,继而提升内燃机的理论热效率具有参考意义。

摘要： 文章设计了一种能多点点火的多功能定容燃烧实验装置,可用于预混层流燃烧、壁面多点点火和燃料喷雾特性等实验研究;介绍了该定容燃烧实验装置的整体结构,并分别介绍了配气系统、数据采集系统、加热系统、点火系统和高速纹影系统等子系统;重点说明了该定容燃烧实验装置多点点火系统的组成及实施方法;最后进行了常温、常压条件下不同当量比甲烷空气燃烧实验验证。结果表明,该定容燃烧装置可以在不同环境温度、不同环境压力、不同当量比以及不同点火参数(火花塞位置、火花塞数量、点火电极间隙、点火能量)等情况下实现预混层流燃烧和壁面多点点火。

摘要： 通过一台高温、高压可视化定容燃烧弹,采用高速摄像技术研究了不同稀释气体(Ar、N2和C02)在10％～40％的氧体积分数范围内对柴油喷雾着火和火焰发展过程的影响;采用羟基自发光成像和双色法研究了低氧体积分数下稀释气体组分(Ar和N2)对火焰发展特征和碳烟分布的影响.结果表明:随氧体积分数增加,柴油机喷雾火焰自发光亮度增强,火焰宽度减小,碳烟初始形成位置向喷雾上游迁移.氧体积分数为30％,稀释气体为C02时,火焰头部出现剧烈波动.在低氧体积分数下,稀释气体为N2时的火焰自发光亮度远弱于稀释气体为Ar的情况,在气体成分为10％02 + 90％N2的情况下,在燃烧初期会观察到微弱的蓝色化学发光.使用Ar替代N2作为稀释气体后火焰浮起长度显著缩短,火焰温度上升,火焰中游内部的碳烟浓区分布更广.相比于N2,极端低氧体积分数下使用Ar作为稀释气体能够有效提升柴油喷雾火焰的着火稳定性.

摘要： 在本文设计开发了一套基于LabⅥEW的适用于定容燃烧弹实验台的数据采集模块,其中包括压力信号和离子电流信号的双通道采集.在开发的定容燃烧弹控制器采集模块的基础上,对软硬件进行了联合调试,并研究了初始压力对离子电流和燃烧压力的影响.研究结果表明,初始压力越大,点火时燃烧压力的峰值就越大,且出现时刻越晚;对于离子电流来说,初始压力越大,离子电流出现的时间就越长.

摘要： 基于Fluent对圆柱形定容燃烧弹加热状态下的温度场进行了模拟,并与试验值进行了对比,验证了模拟结果的准确性.结果表明在加热状态下,定容弹弹体的温度场呈现出弹壁中部温度较高、弹壁靠近两端以及玻璃处温度较低的对称分布,弹内流体介质温度场呈现出沿重力方向先下降至靠近底部弹壁处快速上升的温度变化趋势,且随加热带电压升高,不均匀性增大.当加热带电压为90V、120V和150V时,该定容弹初始温度认定的误差最大可达到25K、40K和63K,流体介质在沿重力方向上的最大温差分别达到14K、23K和35K.同时,弹内流体呈现出沿两侧玻璃内表面向下流动至容弹底部的中间区域交汇的流动趋势,弹内流体在玻璃内表面附近的流速较大,换热作用相对强烈,随着加热带电压的升高,弹内流动的剧烈程度呈现逐渐加大的趋势.

摘要： 在定容燃烧弹和光学发动机中研究了射流相交预燃室对天然气引燃特性的影响,并对比了使用射流非相交预燃室和传统火花塞的方案.在定容燃烧弹试验中,利用纹影方法,研究对比了不同初始温度和不同过量空气系数下的射流相交与非相交预燃室的引燃特性.结果表明,射流相交预燃室,可以实现活性自由基的聚集,控制初始引燃区,且稀燃极限较非相交预燃室提高0.1.主燃室混合气引燃前,射流覆盖区面积越大,燃烧持续期越短.在光学发动机试验中,利用直拍方法,研究了不同过量空气系数下,射流相交与非相交预燃室的引燃特性.结果表明,射流相交预燃室可实现控制初始引燃区的目标,且在燃烧初期放热率较快.

摘要： 基于预燃烧加热式定容燃烧弹开展了模拟一款压缩比为14.25的柴油机在0m、3000m和4500m海拔条件下的喷雾和着火特性变化规律的可视化试验,使用高速背光成像技术和宽带通化学发光技术分别获得了喷雾和着火图像,研究了海拔和撞壁距离对撞壁喷雾着火过程的影响.结果表明,海拔从0m升高到4500m,液相贯穿距最大值不大于37mm,均小于本文所有试验条件中的撞壁距离,液相喷雾不与撞壁平板接触.撞壁距离为57mm时,海拔从0m升高到4500m,撞壁着火延迟从0.52ms增大到0.9ms,撞壁着火位置从16.5mm增大到20.1mm,体现了高海拔对撞壁着火特性的抑制作用.撞壁效应对Arrhenius公式中的参数影响很小,因此对着火延迟的影响不明显,但是会显著影响混合气的空间分布.

摘要： 固定主喷喷油时刻和喷油激励时间,改变预喷激励时间和主预喷时间间隔,在内部环境为环境温度900K、环境压力45bar的纯空气定容燃烧弹中,采用背景光消光法研究两段喷射对国五柴油燃烧火焰中碳烟分布的影响,得到碳烟生成的起始位置、初始生成时刻和碳烟浓度分布.结果显示:主预喷油时间间隔400μs时,主喷的碳烟生成量明显小于同条件下的单次喷射;相比改变预喷量,改变喷油间隔更能有效的改变碳烟生成.

摘要： 柴油机内应用汽柴油混合燃料有利于降低NOx和碳烟的排放.本文在流动式定容燃烧弹中,采用高速摄影和ICCD获取容弹内燃烧火焰图像,研究环境温度和环境密度对不同比例汽柴油混合燃料着火特性和浮起长度的影响.结果表明,环境温度和环境压力增加,使混合燃料滞燃期缩短,着火位置靠近喷嘴,汽油掺混比例增加,滞燃期增长,着火位置远离喷嘴;环境温度和环境压力增加使火焰浮起长度降低,汽油比例增加使火焰浮起长度提高.

摘要： 本文在定容燃烧弹上采用纹影法对RP-3航空煤油和汽油的燃烧特性进行了对比实验,研究了当量比和初始压力对两种燃料燃烧特性的影响.结果表明,RP-3航空煤油和汽油的火焰发展速度都随当量比的增加,呈现先上升后下降的趋势,分别在当量比为1.2和1.1时达到最大值;随着初始压力的升高,汽油的火焰发展速度和最高燃烧压力明显高于煤油,汽油的燃烧持续期小于煤油.

摘要： 汽油是C4至C12复杂烃类的混合物,包括链烷烃(直链烷烃和支链烷烃)、环烷烃、烯烃和芳香烃,其中烯烃对提高汽油辛烷值具有重要作用.本文在定容燃烧弹内测量了初始温度450K,初始压力1atm、3atm、6atm和10atm,当量比0.5～1.6工况的2-甲基-2-丁烯/空气混合物的层流火焰传播速度,结果表明,随着压力的增大层流火焰传播速度逐渐减小,且与压力呈非线性变化关系.此外,还对比了2-甲基-2-丁烯和1-戊烯的实验数据,发现后者的层流火焰传播速度测量值均比前者大.

摘要： 长久以来，汽车带给了人们便利与快捷的同时，汽车发动机的尾气排放也成为了城市大气污染的主要污染源之一。解决这一问题的有效方法是研制以代用燃料为能源的汽车。近几年来，以如沼气或煤层气等低热值气体燃料作为代用燃料的研究正成为各国企业、科研机构的关注焦点之一。低热值气体燃料的主要成分为煤层气和沼气,是很具发展潜力的代用燃料之一.本文在定容燃烧弹平台中利用纹影法获取燃烧图像,进行了不同初始压力、掺氢比,掺混二氧化碳比和不同当量比下低热值混合气体燃料的燃烧实验,分析了不同因素对拉伸火焰传播速率和燃料燃烧稳定性的影响.结果表明,随着初始环境压力的增加,拉伸火焰传播速率呈下降趋势;随着当量比的增加,拉伸火焰传播速率上升,火焰稳定性增强;随着掺氢比的上升,拉伸火焰传播速率增加,火焰稳定性降低;随着低热值气体燃料中掺二氧化碳比例上升,拉伸火焰传播速率下降.

摘要： 甲烷是一种理想的低碳代用燃料,但其在空气中燃烧缓慢,为改善这一缺陷,可采用甲烷氩气循环发动机的新概念.作为其理论研究基础,本文对比了甲烷在空气中和在氩氧混合气中燃烧的差异.发现层流火焰速度峰值从初始压力PO=0.1MPa时空气的接近40cm/s增加到氩气的超过70cm/s,PO=0.3MPa时则从25cm/s增加到超过55cm/s;燃烧压力峰值也从初压0.3MPa时空气的1.44MPa提高到氩氧混合气的2.18MPa.此外,燃烧稀限也有所拓宽,但火焰稳定性有所降低.

摘要： 本发明涉及一种定容燃烧弹燃烧产物采集系统与方法。目的是为了克服单缸机全气缸取样系统的缺点同时解决传统气体采集装置与方法的不足。定容燃烧弹燃烧产物采集系统，包括：定容燃烧弹；淬息装置；第一电磁阀；第一流量计量阀；第二电磁阀；第二流量计量阀；第三电磁阀；第三流量计量阀；气袋或气瓶；氮气钢瓶；同步数据采集系统；单片机控制系统；本发明具有以下优点和有益效果：定容燃烧弹可以精确控制多种热力学参数，可以准确重现各种条件下的燃烧，从而消除实际发动机的循环变动对取样的影响。

摘要： 本发明公开一种定容燃烧弹及液体燃料燃烧性能测试方法，定容燃烧弹包括燃烧弹、蒸发器、加热装置、真空抽吸设备，蒸发器的出料口与燃烧弹通过出料管连接，出料管管路上安装有流量控制阀；本方法将液体燃料完全蒸发成气体，再通过分压法精确计算进入定容燃烧弹内的燃料量，同时利用高精度电子压力表实现配气，达到精确控制定容燃烧弹内可燃混合气空燃比的目的。本发明定容燃烧器操作方便，控制精准。本发明利用充分利用现有的设备，通过合理的运用，实现了在燃烧弹中燃烧液体燃料并精确控制可燃混合气当量比的目的。

摘要： 本发明公开了一种定容燃烧弹，包括：内部具有空腔作为燃烧腔的立方体结构的弹体，其具有六个工作面以作为主安装面、以及位于八个顶角上加工出的副安装面，其中各主安装面和副安装面上均有主安装孔和副安装孔；主安装座，其容置在两相对布置的主安装孔中；玻璃安装座，其容置在另外的两相对布置的主安装孔中；磁耦合风扇，其容置在最后的两相对布置的主安装孔中，以用于旋转驱动弹体燃烧腔内的混合气使之形成涡流；以及副安装座，其容置在副安装孔中，以用于测量弹体燃烧腔内的压力和温度。本发明还公开了相应的燃烧系统。本发明的装置具有适应内燃机燃烧条件的结构，可实现对燃烧过程的全面观察，从而可适应多种研究需求的预混燃烧加热式定容弹喷雾燃烧诊断实验。

摘要： 本发明公开了一种定容燃烧弹的加热装置及方法，装置包括内部外腔外焊接板，焊接安装在定容燃烧弹内部，与定容燃烧弹组成外腔；外腔在定容燃烧弹上预留有进排气接口，点火装置接口和可燃气体喷射器预留接口，鼓风机预留接口，通过向空气腔通入可燃气体和空气的混合物，然后点燃可燃气体通过燃烧加热的方式达到实验计划温度，然后把外腔抽为真空，从而达到快速且高效的加热且保温的目的。

摘要： 本发明涉及模拟甲醇/柴油双燃料发动机多种燃烧模式的定容燃烧弹系统与方法。模拟双燃料发动机多种燃烧模式的定容燃烧弹系统，包括：定容燃烧弹，柴油喷射器，与柴油喷射器相连的柴油喷射系统，甲醇喷射器，与甲醇喷射器相连的甲醇喷射系统，进气系统，排气系统，压力传感器，同步数据采集卡，高速摄像机，上位机。本发明通过调节甲醇相对于柴油的喷射时刻，可以实现柴油引燃甲醇、柴油和甲醇同时着火、甲醇先于柴油自燃等多种燃烧模式，也可以分别实现甲醇在定容燃烧弹内均匀预混和浓度分层，而且甲醇的喷射压力灵活可调。

摘要： 本发明涉及模拟甲醇/柴油双燃料发动机多种燃烧模式的定容燃烧弹系统与方法。模拟双燃料发动机多种燃烧模式的定容燃烧弹系统，包括：定容燃烧弹，柴油喷射器，与柴油喷射器相连的柴油喷射系统，甲醇喷射器，与甲醇喷射器相连的甲醇喷射系统，进气系统，排气系统，压力传感器，同步数据采集卡，高速摄像机，上位机。本发明通过调节甲醇相对于柴油的喷射时刻，可以实现柴油引燃甲醇、柴油和甲醇同时着火、甲醇先于柴油自燃等多种燃烧模式，也可以分别实现甲醇在定容燃烧弹内均匀预混和浓度分层，而且甲醇的喷射压力灵活可调。

摘要： 本实用新型涉及内燃机领域，公开了一种定容燃烧弹的点火装置及定容燃烧弹，所述点火装置包括线状导体、电源以及开关；所述线状导体贯穿所述定容燃烧弹；所述线状导体一端连接所述电源，另一端连接所述开关；所述电源与所述开关连接，所述电源、所述开关与所述线状导体串联形成闭合回路；其中，所述线状导体的中间部分大于线状导体的其他部分。本实用新型通过在定容燃烧弹内设置现状导体，通过线状导体的中间部分点燃定容燃烧弹内的可燃气体，为研究爆震现象提供实验数据。

摘要： 一种定容燃烧弹、预混容器及定容燃烧弹系统，其中，定容燃烧弹包括：弹体，具有燃烧腔，所述燃烧腔内置第一风扇，以及驱动所述第一风扇转动的第一电机。本实用新型通过第一电机驱动第一风扇在燃烧腔内转动，搅拌燃烧腔内的可燃混合气，加速燃烧腔内的可燃混合气混合均匀，提高可燃混合气的燃烧速率，保证燃烧腔内温度分布均匀。

摘要： 本实用新型公开了一种定容燃烧弹的燃料雾化与燃烧特性试验系统，包括弹体，弹体的侧面对称设置有玻璃面板，对称玻璃面板外壁的相对位置设置有光源和高速摄像机，弹体上部设置有与弹体内腔连通的喷油器、火花塞、进气口和排气口，弹体的底部设置有底板，底板与弹体内腔相对的表面设置有热障涂层。本实用新型在利用定容燃烧弹进行特性分析的试验系统的底板上设置热障涂层，并能通过更换底板，便捷地完成对比试验，通过与没有热障涂层时的喷雾与燃烧特性进行对比，从而较为真实的得到热障涂层所带来的影响，进而为改善内燃机的喷雾与燃烧特性提供依据。

摘要： 本实用新型涉及模拟甲醇/柴油双燃料发动机多种燃烧模式的定容燃烧弹系统。模拟双燃料发动机多种燃烧模式的定容燃烧弹系统，包括：定容燃烧弹，柴油喷射器，与柴油喷射器相连的柴油喷射系统，甲醇喷射器，与甲醇喷射器相连的甲醇喷射系统，进气系统，排气系统，压力传感器，同步数据采集卡，高速摄像机，上位机。本实用新型系统通过调节甲醇相对于柴油的喷射时刻，可以实现柴油引燃甲醇、柴油和甲醇同时着火、甲醇先于柴油自燃等多种燃烧模式，也可以分别实现甲醇在定容燃烧弹内均匀预混和浓度分层，而且甲醇的喷射压力灵活可调。