基于Fluent模拟研究定容弹弹体内流体介质的瞬态温度场分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

能源危机与环境恶化使得人们对降低内燃机燃油消耗率和有害物质的排放的要求越来越高。因此需要对内燃机的燃烧过程进行研究。实际中内燃机的燃烧过程是非常复杂的，燃烧基础研究在模拟燃烧的设备上进行，尤以在定容燃烧弹中进行的居多。

定容弹是球形火焰传播试验系统。它是一种良好的介于理论分析和实际应用之间的研究载体。定容燃烧弹是在固定容积内，使可燃混合气燃烧的设备，由于实验的要求和目的的差异性，导致定容弹的结构众多。一般定容弹包括弹体，混合气配制系统加热系统，燃料注入系统，点火系统，动态压力测量系统，温度测量系统，高速摄影系统以及控制系统等部分组成[1]。

目前国内对定容燃烧弹的开发和设计，主要是用来研究混合燃料的燃烧特性。天津大学姚春德、代乾、许汉君等人利用定容燃烧弹平台进行了在甲醇空气高温热氛围中柴油的着火和燃烧特性的试验研究，并且对燃烧反应过程和中间产物进行了分析计算[2]。西安交通大学的常铭等人利用定容弹研究初始温度/压力对天然气层流燃烧速率的影响,他们发现火焰燃烧速率和层流燃烧速率均随着初始温度的升高而提高[3]。北京交通大学硕士李明亮做了基于定容燃烧弹的低热值气体掺氢火焰特性研究，研究结果表明初始温度的提升，使得测得的火焰传播速度明显增大[4]。

2. 研究的基本内容与方案

本文是基于fluent对定容燃烧弹内流体介质的瞬态温度场进行分析，通过对定容弹内流体介质燃烧过程的数值模拟，并用温度传感器对弹内流体介质温度场进行实际测量，以对模拟结果进行验证。本文将采用模拟与实验结合的方法展现定容弹内流体介质温度场分布规律，以研究温度场分布对球形火焰传播过程的影响。

技术方案：

3. 研究计划与安排

（1）1~4周：查阅相关文献，完成开题报告；

（2）5~8周：学习icem软件和fluent软件，构建模型并完成模拟计算；

（3）9~10周：学习matlab软件，求解传热微分方程，用matlab进行模拟计算。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]张尊华,李格升,梁俊杰,熊壮.乙醇-空气预混层流燃烧速度的试验研究[j].华中科技大学学报(自然科学版),2013,08:128-132.

[2]姚春德,代乾,许汉君,杨广峰.一种研究柴油甲醇双燃料的定容燃烧弹试验装置[j].中国机械工程,2012,03:278-281.