喷油器参数对柴油机燃烧特性影响的数值模拟研究

论文摘要

柴油发动机的燃烧过程是在可燃混合气形成并在一定的温度和压力下的自行着火燃烧的化学反应。因此,混合气的形成影响着内燃机的燃烧过程和排放特性。影响可燃混合气形成和燃烧过程的一个重要因素就是燃油的喷雾特性,而喷油器参数对燃油的喷雾特性有直接影响。所以,喷油器参数的研究对燃烧过程和排放特性的影响有重要意义。除用传统的试验的方法研究燃油的燃烧过程外,用建立在试验基础上的数值模拟方法来研究柴油发动机的燃烧过程也是一项强有力的措施。本文针对一台YT3105柴油发动机,利用三维CFD软件AVLfire对柴油发动机气缸内的气流运动的过程、喷雾的过程和燃烧的过程进行数值模拟,分析喷油器的主要参数(喷孔夹角、喷孔数等)对柴油发动机的燃烧过程和排放的影响规律。着重分析了气缸内流场的演变规律、喷雾的空间分布情况、气缸内的燃空当量比和温度的分布特点以及排放物的形成情况。将计算的结果与试验的结果进行了对比分析。验证了计算模型选取的合理性。在燃烧室中心线和喷油器位置皆与气缸中心线重合的模型的计算分析基础上又对燃烧室和喷油器相对于气缸中心线是偏置的模型进行了模拟分析。模拟分析结果表明:喷孔夹角影响燃油的空间分布;喷孔数影响燃油的雾化质量。恰当地选择以上参数可以提高混合气形成质量,改善柴油发动机的燃烧过程,降低排放。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 柴油机燃烧过程模拟研究的发展与现状
• 1.2.1 内燃机燃烧过程数值模拟的发展
• 1.2.2 柴油机多维燃烧模拟的现状与发展
• 1.3 湍流概述
• 1.4 本课题主要进行的工作
• 第2章 燃烧室模型的建立及验证
• 2.1 几何模型的建立
• 2.2 多维燃烧模型的建立及计算条件的设定
• 2.2.1 基本方程
• 2.2.2 喷雾模型
• 2.2.3 计算条件
• 2.3 计算模型的验证
• 2.3.1 试验主要测控设备
• 2.3.2 模拟计算结果与试验结果比较
• 第3章 模拟计算结果及分析
• 3.1 喷孔夹角的影响
• 3.1.1 喷孔夹角对气缸内油气混合的影响
• 3.1.2 喷孔夹角对燃烧特性的影响
• 3.1.3 喷孔夹角对排放的影响
• 3.2 喷孔数的影响
• 3.2.1 喷孔数对缸内油气混合的影响
• 3.2.2 喷孔数对温度分布的影响
• 3.2.3 喷孔数对排放的影响
• 第4章 偏置燃烧室模型的建立及模拟分析
• 4.1 建立计算模型
• 4.2 计算初始参数的确定
• 4.3 计算结果与实验结果的比较
• 4.4 模拟结果及分析
• 4.4.1 喷孔夹角对油气混合的影响
• 4.4.2 喷油提前角的影响
• 4.4.3 喷孔数的影响
• 第5章 结论
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果