研究人员开发燃料和空气初始混合的新方法

研究人员开发燃料和空气初始混合的新方法,以预测并避免先进发动机中发生不良燃烧事件,如爆震和超级爆震。

受益于先进的燃烧模式,下一代发动机可以充分利用每一滴燃料,大幅提升行驶里程,同时减少有害排放。但是,这些先进发动机在高压、低温条件下运行,更易受到非正常燃料事件的影响,发生损坏。

阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)清洁燃烧研究中心Hong Im教授研究小组的博士后Minh Bau Luong领导这项研究。他表示:“先进发动机的主要发展趋势是逐渐小型化,具有更高热效率和更清洁的燃烧过程,减少CO2排放以及氮氧化物和烟尘。”

在之前的研究中,Im开发了一个理论公式,以预测燃料的点火行为。这些工作基于称为Sankaran(Sa)数的度量标准,该标准将火焰速度及其蔓延与温度梯度联系起来。Luong说:“这种测量方法的意义在于,完全根据初始条件,预测燃烧模式。”

该团队在最近的工作中,进一步扩展理论公式,将燃料/空气混合物的温度和浓度波动考虑在内。“通过这个公式,我们首先根据混合物的初始分布,预测爆震的发生及其强度;然后,我们进行直接数值模拟,来验证预测结果是否正确。”通过仿真试验,研究团队的最初假设得到证实,即发动机爆震事件的发生和强度,取决于点火开始时的条件。

研究表明,如果发动机汽缸内的燃料/空气混合物出现温度和浓度波动,爆震事件将被抑制。Luong称:“在高负荷条件下,缸内燃料/空气混合物的热分层和成分分层,可以提供连续平稳的燃烧过程。”

Im表示:“为了将研究所得的知识转化为实践,下一步我们将修改点火标准,根据更大的‘设备规模’模拟,或发动机实验测量信息,来确定爆震概率。”

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