双燃料低速船机火焰发展和污染物生成机理

摘要

基于计算流体力学平台CONVERGE以及MATLAB后处理程序,通过数值仿真的方法,研究了船用柴油-天然气双燃料发动机预燃室内外的着火燃烧过程和火焰发展机制.此外,研究了双燃料发动机有害污染物氮氧化物(NO_(x))和碳氢(HC)生成及迁移过程.结果表明:整个燃烧过程分为三个阶段,首先,在预燃室内的流动和进气作用下,近通孔处的油束率先着火;随后预燃室内燃烧并产生射流火焰,射流火焰包含部分未燃燃料和燃烧中间产物,在进入主燃烧室初期火焰内部存在剧烈的预混燃烧;随着射流火焰进一步发展,反应区集中在火焰表面,开始出现火焰传播特征.燃烧过程中NO_(x)的高浓区都在预燃室内部,表明NO_(x)主要在预燃室内生成,受射流作用向主燃烧室迁移,而HC残留区域在主燃烧室内靠近射流火焰碰壁处.