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专题21子弹打木块模型和板块模型1．子弹打木块模型分类模型特点示例子弹嵌入木块中(1)子弹水平打进木块的过程中，系统的动量守恒．(2)系统的机械能有损失．两者速度相等，机械能损失最多(完全非弹性碰撞) 动量守恒：m v0＝(m＋M)v能量守恒：Q＝F f·s＝12m v02－12(M＋m)v2子弹穿透木块(1)子弹水平打进木块的过程中，系统的动量守恒．(2)系统的机械能有损失．动量守恒：m v0＝m v1＋M v2能量守恒：Q＝F f·d＝12m v02－(12M v22＋12m v12)2．子板块模型分类模型特点示例滑块未滑离木板木板M放在光滑的水平地面上，滑块m以速度v0滑上木板，两者间的摩擦力大小为f。
①系统的动量守恒；②系统减少的机械能等于摩擦力与两者相对位移大小的乘积，即摩擦生成的热量。
类似于子弹打木块模型中子弹未穿出的情况。
①系统动量守恒：mv0＝（M＋m）v；②系统能量守恒：Q＝f·x＝12m v02－12（M＋m）v2。
滑块滑离木板M放在光滑的水平地面上，滑块m以速度v0滑上木板，两者间的摩擦力大小为f。
模型归纳木板 ①系统的动量守恒；②系统减少的机械能等于摩擦力与两者相对位移大小的乘积，即摩擦生成的热量。
类似于子弹穿出的情况。
①系统动量守恒：mv 0＝mv 1＋Mv 2； ②系统能量守恒：Q ＝fl ＝12m v 02－(12mv 12+12Mv 22)。
1．三个角度求解子弹打木块过程中损失的机械能 （1）利用系统前、后的机械能之差求解； （2）利用Q ＝f ·x 相对求解；（3）利用打击过程中子弹克服阻力做的功与阻力对木块做的功的差值进行求解。
2．板块模型求解方法(1)求速度：根据动量守恒定律求解，研究对象为一个系统； (2)求时间：根据动量定理求解，研究对象为一个物体；(3)求系统产生的内能或相对位移：根据能量守恒定律Q ＝F f Δx 或Q ＝E 初－E 末，研究对象为一个系统．模型1 子弹击木块模型【例1】（2023秋•渝中区校级月考）如图所示，木块静止在光滑水平面上，子弹A 、B 从两侧同时水平射入木块，木块始终保持静止，子弹A 射入木块的深度是B 的3倍。
子弹打击木块模型原理方法
子弹打击木块模型是一个经典的物理实验，它可以帮助我们理
解动量、能量和力学原理。
这个实验的原理和方法涉及到多个方面。
首先，让我们从原理方面来看。
当一颗子弹以一定的速度击中
木块时，它会传递动能给木块。
根据动量守恒定律，子弹的动量会
转移给木块，使得木块获得一个与子弹动量相等但方向相反的动量。
这个过程中，子弹和木块之间会发生碰撞，从而产生力。
根据牛顿
第三定律，子弹对木块施加的力与木块对子弹施加的力大小相等、
方向相反。
这些原理帮助我们理解了子弹打击木块的基本过程。
其次，我们来看具体的实验方法。
首先需要准备一个木块作为
靶标，然后使用枪支发射子弹来击中木块。
在实验过程中，需要测
量子弹的速度、木块的质量以及木块被击中后的速度变化，以便计
算动量转移和能量转化的情况。
通过实验数据的分析，我们可以验
证动量守恒和能量守恒定律，并进一步理解碰撞和力学原理。
除了物理原理和实验方法，我们还可以从工程应用、安全性等
角度来考虑子弹打击木块模型。
在工程应用方面，这个实验可以帮
助我们设计防弹材料和结构，以增强对子弹的抵抗能力。
在安全性
方面，这个实验也提醒我们在使用枪支时要格外小心，以避免意外伤害。
总的来说，子弹打击木块模型涉及了动量、能量、力学原理以及实验方法、工程应用和安全性等多个方面。
通过全面理解和研究这个模型，我们可以更好地认识物理规律，指导工程实践，并加强安全意识。
中学三年级物理实验方案：燃烧和灭火原理的实验教学一、引言物理实验作为中学教育的重要组成部分，对于提高学生的实践能力和科学思维具有至关重要的作用。
本文将针对中学三年级物理课程的燃烧和灭火原理进行实验教学方案设计，旨在帮助教师们更好地引导学生探索科学世界，培养他们对物理现象的观察和分析能力，并加深对燃烧和灭火原理的理解。
二、实验目标1. 培养学生观察、探究和实验操作的能力；2. 帮助学生了解并掌握燃烧和灭火原理；3. 激发学生对物理知识的兴趣，培养科学精神。
三、实验设备与材料1. 实验设备：点火器、试管架、试管夹等。
2. 实验材料：纸片、木条、壁纸碎屑、盐、醋等。
四、实验内容本次实验包括两个部分：燃烧原理和灭火原理。
1. 燃烧原理（时间约30分钟）步骤一：观察不同材料燃烧现象①准备几种不同的材料，如纸片、木条、壁纸碎屑等；②使用点火器进行实验，请学生观察并记录每种材料的燃烧过程和特点；③引导学生思考，根据观察结果总结出影响燃烧的因素。
步骤二：实验探究①引导学生回顾步骤一的观察结果；②提问学生：根据你们的观察，你认为造成物质燃烧的原因是什么？③让学生围绕这个问题开展讨论，并引导他们得出结论：需要同时具备可燃物质、氧气和足够高的温度才能发生火焰。
④结合给定材料和实验数据，帮助学生总结出物质在不同条件下易于燃烧或难以燃烧的原因。
2. 灭火原理（时间约30分钟）步骤一：介绍灭火方法引导学生回顾身边常见灭火设备和方法，并分析其原理及应用场景。
例如：水、泡沫灭火器、干粉灭火器等。
步骤二：实验探究①提供灭火材料：纸片、盐和醋；②让学生使用不同的灭火方法进行实验，如使用水、泡沫灭火器、干粉灭火器等；③引导学生观察比较每种灭火方法的效果，并总结出每种方法的优缺点。
五、实验总结与延伸通过本次实验教学，学生们对燃烧和灭火原理有了更深入的了解。
在总结时，教师可以引导学生回答以下问题：1. 根据你的观察和实验结果，能从物质属性角度解释为什么金属块不易燃烧？2. 在日常生活中，我们还可以采用哪些简便有效的方法来防止、控制或扑灭火灾？3. 火焰是什么？它为什么能形成？此外，教师还可以组织参观消防队、模拟逃生演习等活动，进一步加深学生对燃烧和灭火原理的认识。
实验活动3 实验探究燃烧的条件
重庆市铜梁区巴川初级中学校周良建
【课标要求】
能运用控制变量思想设计燃烧条件等实验探究方案。
【学习目标】
1．通过实验探究活动，加深对燃烧条件的认识，进一步了解灭火的原理。
2．通过实验感受实验探究的过程，体验实验探究的乐趣。
3．通过观察实验活动，学习运用控制变量和对比实验的实验设计方法，并设计简单的探究实验方案验证燃烧的条件。
4．通过对燃烧和灭火相关知识的再认识，感受并赞赏化学对改善个人生活和促进社会发展的积极作用。
【重点与难点】
重点：1.加深燃烧条件的认识，进一步了解灭火的原理，。
2.通过物质燃烧条件的探究，初步学习利用控制变量的思想设计探究实验，体验实验探究的过程。
难点：引导学生运用控制变量的思想设计对照实验进行物质燃烧条件的探究。
【实验用品】
烧杯、镊子、坩埚钳、酒精灯、三脚架、表面皿、酒精、水、薄铜片、棉花、乒乓球、滤纸、蜡烛、火柴。
【教学方法】
讲解法、讨论法、对比实验法
【教学过程】
【板书】
实验活动3 实验探究燃烧的条件
一、探究燃烧条件的思路
1.明确影响因素：①可燃物；②氧气（或空气）；③达到燃烧所需的最低温度。
2.设计探究实验方案的步骤：
满足所有因素进行实验→排除某一因素进行实验→对比两个实验现象→得出影响燃烧的某一因素二、探究燃烧条件的方法：控制变量法。
室内火灾轰燃研究的动态述评摘要：在大量阅读中外文献的基础上，总结评述了目前国内外室内火灾轰燃研究的现状，包括轰燃形成的基本原因、轰燃发生临界条件、影响轰燃发生的主要因素以及这些因素对发生轰燃的影响机理等。
关键词：室内火灾轰燃动态述评1 引言室内火灾是一种受限空间内的燃烧，是建筑火灾的主要形式。
室内平均温度是表征火灾燃烧强度的指标，人们通常用这一温度随时间变化的情况描述室内火灾的发展过程，图1为典型的室内火灾过程。
室内火灾通常分为3个阶段：初始阶段、充分发展阶段和减弱阶段。
在火灾的初始阶段与充分发展阶段之间有一个温度急剧上升的狭窄区，通常称为轰燃区，它是火灾发展的重要的转折阶段。
一旦发生轰燃，进入充分发展阶段，将严重损害室内物品，造成建筑物损坏甚至倒塌；高温火焰还常常带着相当多的可燃气体从起火室窜出，使得火焰蔓延到临近的区域，是火灾中最危险的阶段。
因此，对轰燃的认识是研究火灾规律的重要内容，也是进行火灾模化研究的一个很重要的方面。
2 轰燃的定义及形成原因轰燃是室内火灾发展的一个转变过程，标志着室内火灾由初期阶段向充分发展阶段的转变，发生轰燃后，室内的温度骤然升高，燃烧强度猛烈，时常会喷出火焰，并导致火灾地蔓延扩大。
目前常见的定义有：（1）室内火灾由局部火向大火的转变，转变完成后，室内所有可燃物表面都开始燃烧；（2）室内燃烧由燃料控制向通风控制的转变；（3）在室内顶棚下方积聚的未燃气体或蒸气突然着火而造成火焰迅速扩展。
轰燃是火灾初期阶段向火灾充分发展阶段的过渡，而不是一个明确过程，关于轰燃形成的原因，可解释为：室内可燃物大面积同时烧，标志着火灾充分发展阶段的开始，轰燃的出现是燃烧释放的热量大量积累的结果。
燃烧生成的热烟气在顶棚下的积累，将使顶棚和墙壁上部（两部分合称扩展顶棚）受到加热；同时，扩展顶棚温度的升高又以辐射形式增大反馈到可燃物的热通量。
随着燃烧的持续，热烟气层的厚度和温度都在不断增加，使得可燃物的燃烧速率不断增大。
一、实验目的1. 了解并掌握木棍喷火的基本原理和操作方法。
2. 探索木棍喷火在不同环境下的表现和效果。
3. 培养学生的动手操作能力和团队协作精神。
二、实验原理木棍喷火实验是利用化学反应产生热量，使木棍上的酒精燃烧，从而实现喷火的效果。
实验过程中，通过点燃木棍上的酒精，使其产生火焰，进而使木棍产生高温，从而实现喷火的目的。
三、实验材料1. 木棍：长度约30cm，直径约1.5cm，材质为硬木。
2. 酒精：无水酒精，浓度为95%。
3. 火柴或打火机：用于点燃酒精。
4. 量筒：用于量取酒精。
5. 试管：用于存放酒精。
6. 滤纸：用于过滤酒精。
7. 玻璃片：用于观察火焰。
8. 安全帽、防护眼镜、手套：用于保护实验人员安全。
四、实验步骤1. 准备工作（1）将酒精倒入量筒，量取适量酒精（约10ml）。
（2）将酒精倒入试管中，用滤纸过滤，确保酒精纯净。
（3）将木棍浸泡在酒精中，使其充分吸收酒精。
2. 实验操作（1）将浸泡好的木棍取出，用火柴或打火机点燃木棍一端。
（2）待木棍燃烧一段时间后，另一端也会自动燃烧。
（3）观察火焰颜色和喷火效果，记录实验现象。
3. 结果分析（1）火焰颜色：火焰呈黄色，说明酒精燃烧产生热量，使木棍温度升高。
（2）喷火效果：木棍两端同时燃烧，火焰向四周喷射，喷火效果明显。
五、实验讨论1. 木棍喷火实验的成功关键在于酒精的纯度和木棍的浸泡时间。
酒精纯度越高，燃烧效果越好；浸泡时间越长，木棍吸收的酒精越多，喷火效果越明显。
2. 实验过程中，火焰颜色与酒精浓度有关。
酒精浓度越高，火焰颜色越黄，燃烧效果越好。
3. 实验过程中，木棍两端同时燃烧的原因是酒精在木棍内部扩散，使两端同时达到燃烧温度。
4. 木棍喷火实验具有一定的危险性，实验过程中需注意安全，避免火灾事故发生。
六、实验结论1. 木棍喷火实验是一种有趣的化学反应实验，通过酒精燃烧产生热量，使木棍产生高温，从而实现喷火效果。
2. 实验过程中，火焰颜色、喷火效果与酒精浓度、木棍浸泡时间等因素有关。
火灾动力学模型的建立与分析一、火灾动力学模型的建立火灾动力学模型是对火焰传播以及物质燃烧过程进行数学描述和分析的工具。
它可以提供预测和评估火场发展情况及防护措施的有效性，帮助应急救援工作，并为相关领域的科学研究提供基础。
1.1 火源特征参数选择在建立火灾动力学模型之前，需要确定若干关键参数来描述火源。
这些参数包括火焰长度、火焰温度、火焰速度等。
选取合适的参数能够更准确地描述实际场景中的火灾情况。
1.2 材料特性数据获取材料在燃烧过程中会释放各种气体和热能，因此了解材料的物理特性对建立火灾动力学模型至关重要。
材料特性数据可以通过实验获得，如燃烧产物种类、生成速率等。
1.3 常用数学描述方法常用的数学描述方法包括微分方程、差分方程和代数方程等。
根据具体情况选择最适合的描述方法，并结合已有实验数据进行拟合和验证。
二、火灾动力学模型的分析火灾动力学模型可以为火灾发展过程提供定量的描述和预测。
通过对火场参数的分析，可以评估火势发展速度、预测可能产生的热辐射和燃烧产物等。
2.1 火势扩展速度分析通过模型计算得到的火焰速度可以用来评估火势蔓延的速度和方向。
根据不同场景下的参数变化，可以对火源蔓延路径进行预测，指导消防人员制定灭火策略。
2.2 热辐射分析热辐射是一种常见的危险因素，对人体和建筑物造成损害。
通过模型计算得到的热辐射数据可以用于评估人员逃生路线安全性以及建筑物耐火性能。
2.3 燃烧产物预测在火灾中，材料的燃烧会释放出大量有毒气体和有害颗粒物。
通过模型分析，可以预测产生的燃烧产物种类和释放速率，并采取相应措施减少其对环境和人体健康的影响。
2.4 防护措施评估火灾动力学模型可以用于评估不同防护措施的有效性。
对于建筑物来说，可以通过模拟计算得到烟气的扩散路径、可燃气体浓度等，进而评估防火隔离、通风系统等设施的作用效果。
综上所述，火灾动力学模型在预测和分析火场发展过程以及评估防护措施方面发挥着重要作用。
通过合理选择参数和使用适当的数学描述方法，可以更准确地描述和预测火灾情况。
点燃式发动机燃烧过程模拟分析及临界爆震预测Ξ金英爱,高 青,玄哲浩(吉林大学热能工程系,长春130025)摘 要:建立了火花点火式发动机的双区燃烧模型,其中包括化学动力学模型和湍流火焰燃烧模型.改进的双区燃烧模型中,区别于以往的绝热模型,考虑了已燃区向未燃区的传热.该模型通过模拟火花点火式发动机的燃烧过程,尝试性地进行了临界爆震预测和爆震分析工作.模型的计算结果与实验结果吻合得较好,验证了该模型分析的可行性.关键词:发动机;模型分析;燃烧;临界爆震中图分类号:T K411.2 文献标识码:A 文章编号:100628740(2003)0620521204Combustion Modeling in SI E ngine and Prediction of Critical K nockJ IN Y ing 2ai ,G AO Qing ,XUAN Zhe 2hao(Department of Thermal Energy Engineering ,Jilin University ,Changchun 130025,China )Abstract :A two 2zone combustion modeling in spark ignition (SI )engine that includes chemical kinetic modeling and tur 2bulent flame combustion modeling was established.Heat transmitting from burned zone to unburned zone was considered in this combustion modeling.The combustion process and critical knock can be simulated in this modelin g.It is shown that the calculated results are in good agreement with the data from cylinder pressure measurements.K eyw ords :engine ;model analysis ;combustion ;critical knock 研究爆震燃烧过程的历史几乎和火花点火发动机的历史同样长.由于爆震现象非常复杂,涉及的因素很多,尽管对爆震的机理有不同的解释,但自燃学说已被人们普遍认同.近代的研究成果表明,轻度爆震(或称临界爆震)对发动机不仅没有危害,反而提高其动力性和经济性,甚至对排放有利.这些都促使人们对爆震的认识不仅停留在对爆震本身的研究,而开始注重爆震前化学反应特征和临界爆震的研究,实现更准确的燃烧控制,挖掘更大的发动机潜能. 本文在点燃式发动机原有的双区模型基础上[1,2],针对爆震的特点,假定火焰前锋面以球面形式向外传播,燃烧室分为已燃区和未燃区两部分.模型中考虑已燃区和未燃区之间的热量传递,同时结合湍流火焰燃烧模型和未燃区化学动力学模型,提出划分临界爆震界限的依据,并对发动机性能进行了分析.1 双区燃烧模型1.1 双区燃烧模型的微分方程 燃烧过程是非常复杂的物理化学过程,建立双区燃烧模型时做如下假设: 1)将气缸内已燃和未燃气体视为理想气体,未燃气体由空气、燃料及残余废气组成,已燃气体由CO 、CO 2、H 2O 、H 2、O 2、OH 、H 、O 、N 2、NO 和N 等11种成分组成,物性值按理想气体混合物计算,工质无泄漏; 2)任意时刻,气缸内处于瞬时平衡,已燃区和未燃区压力相等; 3)已燃区和未燃区的分界面为火焰前锋面,着火Ξ收稿日期:2003203220. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50076016). 作者简介:金英爱(1967— ),女,博士研究生,讲师,gqcc @. 第9卷第6期2003年12月燃 烧 科 学 与 技 术Journal of Combustion Science and T echnolo gy Vol.9No.6Dec.2003后火焰以火花塞为中心向四周传播,传播速度由湍流燃烧速度和燃气膨胀速度合成; 4)考虑已燃区向未燃区的传热,已燃区和未燃区各自成分及温度均匀. 模型如图1所示.取整个燃烧室内的工质为热力学系统,应用热力学第一定律,有 d Q d φ=d U d φ+p d Vdφ(1)其中 d Qd φ=d Q f d φ-d Q w dφ(2)另有 V u =m u R u T u /p V b =m b R b T b /p V =V u +V b d m u d φ=-d m bdφ式中:Q 为对系统内工质的加热量;Q f 为气缸内燃料燃烧放热量;Q w 为工质向气缸壁的传热量;U 为系统内工质内能;V 为燃烧室容积;p 为燃烧室内压力.下标u 和b 分别表示未燃区和已燃区.图1 双区模型 对未燃区应用热力学第一定律,有 d (m u u u )d φ=d Q u d φ+d Q bu d φ-p d V u d φ+d m ud φhu(3)式中:Q bu 为已燃区向未燃区的传热量,其计算式[3]为 Q bu =αqnc vu m u c vb m b (T b -T u )c vu m u +c vb m b(4)式中:αqn 取0.01;Q u 为未燃气体氧化放热量;u u 为未燃气体比内能;h u 为未燃气体比焓. 由焓的定义式,可知 d T u d φ=1m u c pu (V u d p d φ+d Q u d φ+d Q bud φ)(5)由理想气体状态方程和式(5)可得d T b d φ=1m b R b p d V d φ-R u c pu (V u d p d φ+d Q u d φ+d Q bud φ)+ V d p d φ-(R b T b -R u T u )d m bd φ(6)对整个系统有d p d φ=(1+c vb R b )p d V d φ+(R u R b c vb T u -u u )d m b d φ+ (c vu c pu -c vb c pu R u R b )d Q u d φ+(c vu c pu -c vb c pu R u R b )d Q bud φ- d Qd φ/(c vb c pu R u R b -c vu c pu )V u -c vb R bV(7) 求解式(5)、式(6)和式(7)可得燃烧过程的热力学参数.已燃区的燃烧放热速率由燃烧模型计算,未燃区的氧化放热量由化学动力学模型计算,传热规律由沃希尼公式计算.沃希尼传热系数公式[2]为 αgn =0.03056D-0.2p 0.8T -0.53×[C 1c m +C 2V s T ap a V a(p -p 0″)]0.8(8)式中:p 0″为与热力循环压缩始点相同的冷拖动循环瞬时压力.1.2 湍流火焰燃烧模型 着火后火焰前锋呈球面,以湍流强度u ′加上层流燃烧速度S L 之和向外传播.则着火后到t 时刻卷进燃烧区的质量速率为 d m ebd t=ρu A c (u ′+S L )(9)式中:m eb 为卷吸入燃烧区的质量;A c 为火焰前锋面积. 从着火时刻t 0到某时刻t 的持续时间τ内,燃烧质量率为 d m b d t =[∫t 0e -(t -t 0)/τρu A c (u ′+S L )d t ]/τ(10) 层流燃烧速度采用Van Tiggelen 经验公式[2]计算,即 S L =Kc ′[y a f y bO 2exp (-ER T m)]0.5(11) 假设燃烧室内湍流强度较强,则燃烧速度比的计算公式为 R FS =S T /S L =1+(2u ′/S L )0.5(12)式中:S T 为湍流燃烧速度.2 未燃区化学反应动力学模型 火花点火发动机的爆震与末端混合气的自燃有密切关系.末端混合气的自燃属于烃类氧化反应,为退化分支链反应,依此分析爆震的自燃状况. 以气体燃料甲烷为例,温度低于900K 时,甲烷的燃烧反应机理为[3,4] CH 4+O 2CH 3+HO 2・225・燃 烧 科 学 与 技 术 第9卷第6期 CH3+O2CH2O+OH CH2O+O2HCO+HO2 HCO+O2CO+HO2 OH+CH4CH3+H2O CH4+HO2H2O2+CH3 OH+CH2O H2O+HCO CH2O+HO2H2O2+HCO 高温下甲烷的燃烧还伴随着甲烷的分解,反应机理如下: 第一阶段为 CH4CH3+H CH3+O2HCHO+OH H+O2OH+O CH4+OH CH3+H2O CH4+O CH3+OH 第二阶段为 HCHO HCO+H HCO+O2CO+HO2CO+OH+O HCHO+OH HCO+H2O HCHO+O HCO+OH HCO CO+H HCO+O CO+OH HCO+OH CO+H2O CO+OH CO2+H CO+O CO23 模拟计算结果分析 本文采用自适应变步长龙格2库塔法求解微分方程组[5],该方法可以根据截断误差调整步长和提高精度.由于已燃区和未燃区不仅有物质交换,同时还有热量交换,因此,不能单独考虑,两区必须同时计算.当未燃区温度出现溢出时,即自燃产生,定义为爆震发生.发动机基本参数如表1所示. 图2是利用本文模型计算的示功图结果与试验测取的示功图结果的比较,二者吻合良好,表明文中模型及其处理方法对发动机常规燃烧状况具有较好的一致性.并可利用该模型开展发动机燃烧过程的预测分析. 在燃烧模拟计算中,预测爆震发生是一项比较困难的问题.在自燃学说的基础上,爆震来自于未燃区燃料的自燃现象.火花点火发动机的爆震与末端混合气的自燃有密切关系,末端混合气的自燃属于烃类氧化反应.为此,可以利用双区模型中的未燃区化学反应动表1 发动机基本参数项目参数冲程/mm92缸径/mm92点火提前角/°CA-20转速/(r・min-1)2500压缩比 6.6进气温度/K300进气压力/MPa0.1水套温度/K355燃料CH4力学分析,探索爆震.当化学反应进行到一定程度发生自燃时,未燃区温度T u会出现溢出现象,如果出现溢出时火焰前锋面刚好要到达该位置,则定义为发生临界爆震.如过分超前,将发生明显爆震或具有较高的爆震强度. 图3为通过调整压缩比,不同压缩比时未燃区温度的计算曲线.由计算可知,在计算工况下,当压缩比为12.5时,未燃区温度明显提升,在上止点附近温度梯度出现急升,发生自燃爆震现象.据此,可以根据温度梯度的变化,研究各种爆震强度及临界爆震等.图2 示功图曲线图3 未燃区温度 图4是在不同压缩比时计算的示功图.由示功图可知,当压缩比为12.5,即发生轻度临界爆震时,发动・325・2003年12月 金英爱等:点燃式发动机燃烧过程模拟分析及临界爆震预测机作出的循环净功最多,发动机处在临界爆震时,其作功的动力性能达到最佳.图4 模拟计算示功图4 结 语 本文针对点燃式发动机建立了双区燃烧模型,并加以改进,其中包括化学动力学模型和湍流火焰燃烧模型.在双区燃烧模型中,区别于以往的绝热模型,考虑了已燃区向未燃区的传热.对未燃区,进行了甲烷的化学动力学计算,并定义了临界爆震的判断依据.利用未燃区温度变化及溢出研究爆震现象,并根据溢出温度区分爆震强度.该模型通过模拟甲烷燃料火花点燃式发动机的燃烧过程,尝试性地进行了临界爆震预测和爆震分析工作.本文提出的模型处理方法及爆震判断和分析方法可用于临界爆震研究和爆震控制.参考文献:[1] Matthews Ronald D ,Hall Matthew bustion modeling in SI en 2gines with a peninsula 2fractal combustion model [A ].In :SA E Paper [C].1996,960072.[2] 刘永长.内燃机热力过程模拟[M ].北京:机械工业出版社,2001.[3] 何光渝,高永利.Visual Fortran 常用数值算法集[M ].北京:科学出版社,2002.[4] 万俊华,郜 浩,夏允庆.燃烧理论基础[M ].哈尔滨:哈尔滨船舶工程学院出版社,1992.[5] 韩昭沧.燃料及燃烧[M ].北京:冶金工业出版社,1994.[6] 李岳林,张志沛,张 雨,等.汽油机燃烧过程模拟分析[J ].内燃机学报,2000,18(1):57—62.[7] Maly R M ,Z iegler G.Thermal combustion modeling theoretical andexperimental investigation of the knocking process[A ].In :SA E Pa 2per [C].1982,820759.[8] Li Houliang.A study on the application of a reduced chemical reactionModel to motored engines for heat release prediction [A ].In :SA EPaper [C].1992,922328.[9] Chun K M ,Heywood J B.Characteristics of knock in a SI engine[A ].In :SA E Paper [C].1989,890156.[10] Dai W ,Davis G C ,Hall M J et al .Diluents and lean mixture com 2bustion modeling for SI engines with a quasi 2dimensional model[A ].In :SA E Paper [C].1995,952382.[11] 李 勇,尚秀镜,郑进才,等.汽油机末端气体焰前反应化学动力学模拟的计算方法[J ].内燃机学报,1999,17(4):348—352.・425・燃 烧 科 学 与 技 术 第9卷第6期。
