柴油机纯氧燃烧过程及缸内喷水影响的模拟研究

摘要

内燃兰金循环采用纯氧代替空气作为助燃剂,通过冷凝器分离废气中的水和CO2,分别进行回收、储存并将部分水作为循环工质再次送入缸内.纯氧氛围下柴油机缸内混合气的燃烧速率过快,难以控制,采用O2/CO2混合气的进气方式模拟废气再循环,控制并实现柴油机的纯氧燃烧过程.在一台高压共轨柴油机试验平台基础上,搭建三维仿真模型研究不同进气氧浓度对压燃式内燃兰金循环纯氧燃烧过程的影响,并验证了缸内喷水在压燃式内燃兰金循环发动机中的对热效率的促进作用.模拟结果表明:氧浓度的提高增加了缸内比热比,使得压缩过程压力及温度均有所提高,且氧浓度的增加促进缸内燃烧反应,并进一步提升了缸内湍流强度,燃烧相位提前;在5°CA ATDC向缸内喷入高温高压水,可以起到控制缸内燃烧过程的作用,同时水吸收燃烧放热、汽化膨胀,推动活塞做功,提高系统热效率.