Analysis of the dynamic characteristics of combustion instabilities in a pre-mixed lean-burn natural gas engine
Analysis of the dynamic characteristics of combustion instabilities in a pre-mixed lean-burn natural gas engine
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预混稀薄燃烧天然气发动机燃烧不稳定性动态特性分析
DOI：
10.1016/j.apenergy.2016.09.037
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发表时间：
2016-09
期刊：
影响因子：
11.2
通讯作者：
Xiu-Zhen Ma
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shun-Liang Ding;Richard J. Brown;Norbert Marwan;Xiu-Zhen Ma
对预混稀燃天然气发动机循环燃烧不稳定性进行了研究。采用非线性嵌入理论、递归图和递归定性分析等方法，研究了燃烧系统在高维相空间中各个燃气喷射时刻的隐含节律和动力学复杂性，并基于三维计算流体动力学（CFD）模拟确定了燃烧不稳定性的可能来源。结果表明，在发动机负荷较低的情况下，随着混合气浓度的降低，燃烧不稳定性和燃烧系统的复杂性对GIT的变化更加敏感。较浓混合气和较早（GIT < 30°CA ATDC）或延迟（GIT > 90°CA ATDC）的燃气喷射将导致更稳定的燃烧、规则的振荡和较低的燃烧系统复杂性，而较稀混合气和中等GIT（30 ~ 90°CA ATDC）容易导致燃烧波动、时间不可逆性和燃烧系统动态复杂性的增加。当燃气诱导期改变时，缸内混合气浓度的不合理分层和湍流运动是导致预混合稀燃天然气发动机燃烧不稳定的主要原因。
The cyclic combustion instabilities in a pre-mixed lean-burn natural gas engine have been studied. Using non-linear embedding theory, recurrence plots (RPs) and recurrence qualification analysis (RQA), the hidden rhythms and dynamic complexity of a combustion system in high dimensional phase space for each gas injection timing (GIT) have been examined, and the possible source of combustion instabilities has been identified based on 3-D computational fluid dynamics (CFD) simulation. The results reveal that for lower engine load, with the decrease of mixture concentration, the combustion instability and complexity of combustion system become more sensitive to the variation of GITs. Richer mixture and earlier (GIT < 30°CA ATDC) or delayed (GIT > 90°CA ATDC) gas injection will lead to more stable combustion, regular oscillatory and low complexity of combustion system, while leaner mixture together with the medium GITs (from 30 to 90°CA ATDC) easily leads to increase of combustion fluctuations, time irreversibility and dynamic complexity of combustion system. When GITs are changed, the combustion instabilities of pre-mixed lean-burn natural gas engines are from in-cylinder unreasonable stratification of mixture concentration and turbulent motion.
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DOI：
10.4271/700488
发表时间：
1970-02
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
R. K. Barton;D. Kenemuth;S. Lestz;W. E. Meyer
通讯作者：
R. K. Barton;D. Kenemuth;S. Lestz;W. E. Meyer
影响因子：
6.4
作者：
A. Sen;S. K. Ash;Bin Huang;Zuo-hua Huang
通讯作者：
A. Sen;S. K. Ash;Bin Huang;Zuo-hua Huang
DOI：
10.4271/971708
发表时间：
1997-05
期刊：
SAE transactions
影响因子：
--
作者：
J. Hiltner;M. Samimy
通讯作者：
J. Hiltner;M. Samimy
影响因子：
11.2
作者：
Hong Zhang;X. J. Han;B. Yao;G. X. Li
通讯作者：
Hong Zhang;X. J. Han;B. Yao;G. X. Li
影响因子：
29.5
作者：
H. MacLean;L. Lave
通讯作者：
H. MacLean;L. Lave