压燃式天然气发动机燃烧过程CFD模拟计算中的若干问题
第１２卷第４期２００６年８月
燃烧科学与技术
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Ｖ０１．１２Ｎｏ．４
Ａｕｇ．２００６
压燃式天然气发动机燃烧过程ＣＦＤ模拟
计算中的若干问题
郑清平，张惠明，邓玉龙
（天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津３０００７２）
摘要：化学动力学机理、燃烧模型类型以及网格数量等对ｃＦＤ计算结果、计算过程收敛性及计算机时有十分重要的影响．针对一台新开发的压燃式天然气发动机的燃烧过程进行了较为深入的ｃＦＤ模拟计算研究，分析对比了化学动力学机理、燃烧模型类型、网格数量以及计算步长取不同值或采用不同种类时对模拟计算的影响．结果表明，合理的简化机理既可以节省机时又有较好的计算精度；多维模型由于考虑了流场内温度场的不均匀性以及传热现象，计算结果与实测值比较吻合；网格数量主要影响计算的精度和计算机时，需要折中考虑．
关键词：压缩燃烧；天然气发动机；计算流体力学；化学动力学机理；网格
中图分类号：ＴＫ４３２文献标志码：Ａ文章编号：１００６—８７４０（２００６）０４一０３４５—０８
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开发代用燃料发动机是解决当前传统能源危机的有效途径之一．天然气由于在成本及排放上的优势成为最受关注的气体燃料之一．近几年，随着对ＨＣＣＩ（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｃｈａｒｇｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｉｇｎｉｔｉｏｎ）研究的进一步深入，单一燃料天然气发动机的均质压缩燃烧方式也得到广泛的关注¨吲．研究证明，采用天然气发动机均质压缩着火方式可取得较高的热效率、低的ＮＯ及碳烟排放．由于ＨｃｃＩ发动机的着火时刻主要由混合气成分、温度和压力的变化历程所决定，只能由间接方法控制着火和燃烧反应速度，因而ＨＣＣＩ燃烧难以控制，容易产生不稳定燃烧．在低负荷工况下，较低的缸内温度和较稀的混合气浓度导致失火、部分燃烧等现象．在大负荷工况下，缸内温度高，引发着火过早和过快的反应速度，使压力升高过快，出现燃烧敲缸现象．控制ＨｃｃＩ燃烧的目的除了要保证燃料的可靠着火外，还要防止中高负荷时的燃烧敲缸现象．近几年在这方面的研究结果表明，在压燃式发动机上实现可靠压缩着火的有效助燃措施主要有进气预热、增加压缩
收稿日期：２００５一１２—２６．
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０２７６０４１）；国家重点基础研究发展计划（９７３）资助项目（２００１ｃＢ２０９２０１）作者简介：郑清平（１９６５一），女，博士研究生，副教授，ｃⅢｚｌｌｌ６３＠ｔｏｍ．ｃｏｍ．
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