本發(fā)明公開的一種快速壓縮機(jī)燃燒室熱補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ跓o熱補(bǔ)償情況下使用該散熱模型獲得設(shè)定時間范圍內(nèi)燃燒室由于散熱和質(zhì)量傳遞導(dǎo)致的壓力下降曲線的預(yù)測值，并將模型預(yù)測值與實驗獲得的壓力曲線測量值進(jìn)行對比，通過調(diào)整散熱模型中燃燒室計算單元的換熱系數(shù)、計算單元數(shù)量和時間步長，使模型預(yù)測與實驗測量結(jié)果相同，然后將調(diào)整好的參數(shù)輸入模型在熱補(bǔ)償情況下運(yùn)行，獲得該工況下熱補(bǔ)償需要的活塞運(yùn)動曲線，根據(jù)獲得的活塞運(yùn)動速度曲線對快速壓縮機(jī)的活塞運(yùn)動速度進(jìn)行控制，實現(xiàn)燃燒室核心區(qū)散熱量補(bǔ)償?shù)哪康模辉摲椒p少快速壓縮機(jī)燃燒室的熱量損失，提高高溫高壓環(huán)境的維持時間，為燃料氧化著火動力學(xué)過程的研究提供更為理想的熱力學(xué)環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃燒化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)實驗裝置快速壓縮機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種快速壓縮機(jī)燃燒室熱補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

背景技術(shù)

快速壓縮機(jī)通過驅(qū)動活塞快速壓縮，使燃燒室體積迅速較小，從而實現(xiàn)燃燒室內(nèi)高溫高壓熱力學(xué)環(huán)境的快速加載，可用于測試燃料在特定溫度和壓力下的自著火和氧化分解特性。但是實際使用中由于散熱不可避免，通常當(dāng)活塞停止運(yùn)動后，燃燒室內(nèi)的溫度和壓力會開始下降。不同快速壓縮機(jī)實驗臺架由于幾何結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)的不同，實驗過程受熱損失影響的程度也有明顯差異，在此情況下燃料的著火延遲期測量甚至?xí)a(chǎn)生高達(dá)一個數(shù)量級的偏差，給燃料動力學(xué)模型的發(fā)展造成不利的影響。

因此，減少RCM測量過程中的熱損失，對于不同實驗臺架測量結(jié)果的直接對比，實驗數(shù)據(jù)可靠性的提高以及動力學(xué)模型的驗證和發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種快速壓縮機(jī)燃燒室熱補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ瑴p少快速壓縮機(jī)燃燒室的熱量損失，提高高溫高壓環(huán)境的維持時間，為燃料氧化著火動力學(xué)過程的研究提供更為理想的熱力學(xué)環(huán)境。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種快速壓縮機(jī)燃燒室熱補(bǔ)償?shù)姆椒ǎㄒ韵虏襟E：

步驟1、建立快速壓縮機(jī)的散熱模型，散熱模型的計算域包括一維的燃燒室計算單元和活塞間隙計算單元，并將燃燒室計算單元劃分為多個氣體物質(zhì)的量相等的子單元；

步驟2、確定在燃燒室計算單元中子單元的總體積不變情況下，燃燒室壓力由于散熱和氣體質(zhì)量傳遞導(dǎo)致的壓力下降的預(yù)測曲線；

步驟3、將燃燒室的壓力下降的預(yù)測曲線與快速壓縮機(jī)實驗測量的壓力曲線進(jìn)行對比，根據(jù)實驗壓力曲線修正散熱模型中氣體的換熱系數(shù)、子單元數(shù)量和時間步長；

步驟4、將修正后的換熱系數(shù)、子單元數(shù)量和時間步長作為散熱模型的輸入，在燃燒室各子單元的壓力恒定的情況下，確定實現(xiàn)燃燒室熱補(bǔ)償時燃燒室體積變化量；

步驟5、根據(jù)燃燒室體積變化量確定燃燒室熱補(bǔ)償時活塞的運(yùn)動速度曲線，根據(jù)活塞運(yùn)動速度曲線對快速壓縮機(jī)的活塞運(yùn)動速度進(jìn)行控制，完成快速壓縮機(jī)燃燒室內(nèi)的熱補(bǔ)償。

優(yōu)選的，步驟2中壓力下降的預(yù)測曲線的確定方法如下：

S2.1、根據(jù)動量守恒定律確定當(dāng)前時間步長下燃燒室和活塞間隙的氣體的物質(zhì)的量變化率，以及燃燒室中每個子單元的氣體的物質(zhì)的量變化率；

S2.2、根據(jù)燃燒室和活塞間隙的氣體的物質(zhì)的量變化率，以及燃燒室中每個子單元的氣體的物質(zhì)的量變化率，并結(jié)合列能量方程和相鄰兩個子單元的距離，得到當(dāng)前時間步長下活塞縫隙的溫度變化率和燃燒室中每個子單元的溫度變化率；

S2.3、根據(jù)燃燒室中各子單元的物質(zhì)的量變化率和溫度變化率，對當(dāng)前時間步長下燃燒室計算單元和活塞間隙計算單元的溫度、氣體的物質(zhì)的量進(jìn)行更新；

S2.4、根據(jù)更新后的燃燒室計算單元和活塞間隙計算單元的溫度變化率和氣體的物質(zhì)的量變化率，進(jìn)行無熱補(bǔ)償情況下燃燒室的壓力更新，得到當(dāng)前時間步長下的燃燒室壓力；