微粒捕集喷油助燃再生旋流式燃烧器流场特性CFD研究.pdf

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1、第3期(总第218期)车用发动机No．3(SerialNo．218)2015年6月VEHICLEENGINEJun．2o15微粒捕集喷油助燃再生旋流式燃烧器流场特性CFD研究汤远，伏军，陈伟，马仪，朱治国(邵阳学院机械与能源工程系，湖南邵阳422004)摘要：微粒捕集喷油助燃再生燃烧器的火焰稳定性和分布对陶瓷过滤体在再生过程中的安全性具有重要影响，利用旋流产生稳定回流区的机理，设计一套旋流式喷油助燃再生装置，对其流体性能进行仿真计算，得到其速度、压力以及温度等参数分布。结果表明，供给新鲜空气时在油气混合室中心部位产生流速25m／s的

2、回流，发动机高温废气受回流作用能对可燃混合气进行加热和促进混合，在突扩部位产生的旋转回流区能够持续将高温气体卷入燃烧室，对提高火焰稳定性具有重要意义。关键词：微粒捕集器；再生；燃烧器；回流区；计算流体动力学DOI：10．3969／j．issn．1001—2222．2015．03．017中图分类号：TK421．5文献标志码：B文章编号：1001—2222(2015)03—0081一O6当前，柴油机微粒捕集器(DPF)主动再生方式燃烧器流体运动区域模型，合理简化边界条件和初主要有电加热、微波加热、燃烧器喷油助燃等，与其始条件，并选择合适

3、的求解器和计算算法，利用流体他主动再生方法相比，燃烧器再生技术燃料直接取仿真软件Fluent对微粒捕集器喷油助燃再生装置自发动机所用柴油，能量利用率高，响应速度流场特性进行分析，得到喷油助燃再生装置内流体快_l]，同时受燃油品质影响较小，适合我国当前国速度、温度和压力场，研究在安装壁流式陶瓷过滤体情。然而，喷油助燃再生存在燃烧稳定性和可靠性的情况下，燃烧器流体回流区特性，为微粒捕集器喷的问题，其中，对燃烧器性能影响最大、最难控制的油助燃燃烧器参数设计和改进提供依据。是在喷油助燃再生过程中由于燃烧室结构等方面的1计算模型影响以及排气和

4、新鲜空气补给等复杂因素相互作用，容易造成燃烧不稳定甚至燃烧中断和产生二次1．1几何模型污染，或是因为燃烧控制不合理造成燃烧火焰温度为了能够在混合室内产生稳定的旋转气流，达过高导致陶瓷基体的微粒捕集器烧熔或烧裂l_4。到在油气混合室末端产生回流区的目的，在原有微为了提高燃烧器燃烧稳定性，拟利用新鲜空气粒捕集器的基础上，加装能够产生旋流气流的油气进气产生火焰旋转区，从而在其末端负压区产生稳?昆合室段，即利用两个与油气}昆合室相切的进气管定回流，促进燃油和新鲜空气的混合循环，并利用燃供给新鲜空气，并根据再生所需喷油量与油气混合烧室回流区的

5、已燃混合气持续点燃未燃混合气，从比，通过流量阀调节流量和流速，达到合理的进气流而达到促进燃油混合、稳定火焰的目的l7]，降低因量，进而在混合室末端产生一个稳定的回流区，促进油气混合不均产生的热冲击和二次污染。采用油气混合和燃烧持续进行。图1示出了设计的旋流CFD方法具有成本低和能模拟较复杂或较理想的式喷油助燃再生装置。过程等优点¨g引，因此，拟采用CFD仿真技术，建立收稿日期：2014—10-l2；修回日期：2015-0421基金项目：湖南省高校创新平台开放基金项目(12K130)；湖南省高校科技创新团队支持计划资助项目(湘教通[2

6、0121318号)；湖南省邵阳学院研究生创新项目(CX2014SY016)作者简介：汤远(1989一)，男，硕士，主要研究方向为柴油机排放污染及燃烧控制技术；1318190833@qq．corn。通讯作者：伏军(1979一)，男，副教授，博士，主要研究方向为小型风冷柴油机性能提高、汽车排放污染控制技术；huabeifujun@163．COrn。·86·车用发动机2O15年第3期器结构的数值模拟与优化[J]．内燃机工程，2013，34[22]MartirosyanKS，ChenK，IUSSD．Behaviorfeaturesof(1)

7、：25-30．sOOtcombustionindieselparticulatefilter[J]．Chemi[2O]张红梅，李德玉，过增元．突扩燃烧室内回流区长度研calEngineeringScience，2009，58(1)：1—24．究[J]．燃烧科学与技术，1999，5(2)：199204．[23]伏军，龚金科，吴铜，等．喷油助燃再生DPF过滤体入[21]杜聪．旋流喷雾流场覆旋流火焰的实验研究[I)]．天口废气温度条件研究[J]．农业机械学报，201l，42津：河北工业大学，2007．(3)：1—10．CFDStudyon

8、FlowFieldCharacteristicsofSwirlingBurnerforFuel—injectedRegenerationDPFTANGYuan，FUJun，CHENWei，MAYi，ZHUZhiguo(Departme