YC6T型柴油机变工况性能仿真研究

论文摘要

当前柴油机研发中,利用计算机仿真模拟计算作为研发的辅助方法已经越来越被人们所重视,其在研发中所占的比重也越来越大。计算机仿真模拟计算的方法同传统的研发方法相比具有研发成本相对较低、研发效率高和耗时相对较短的特点。本论文利用的模拟计算软件是GT-POWER,它是专门用于发动机稳态和瞬态的仿真计算的软件。在论文中,首先详细介绍模拟计算软件GT-POWER的计算理论和计算算法,包括缸内工作过程,管内的气体流动、壁温传热、以及燃烧模型和排放模型等。然后结合实际机型YC6T,用GT-POWER软件建立其虚拟的模型,在模型上分析柴油机在不同工况下的运行状况。建立的柴油机模型包括气缸、进气系统、排气系统、喷油器、中冷和增压系统。模拟的工况包括柴油机700r/min～1500r/min之间不同转速下分别对应的速度特性和负荷特性工况。模型计算的结果要同试验值进行比较,以检验计算结果的准确性。最后介绍利用柴油机的虚拟模型进行的优化设计工作。利用GT-POWER提供的优化模块,最后对YC6T型柴油机的配气相位进行了优化设计,优化的目的是提高缸内的充气效率、功率和扭矩,降低燃油消耗率。通过计算得出了优化的结果和提出了优化的改进方案。利用仿真计算的结果,可以指导厂家进行实机试验,为厂家改进柴油机的性能提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 当前柴油机的研究现状及变工况研究
• 1.1.1 当前柴油机的研究现状
• 1.1.2 变工况的研究现状及内容
• 1.2 柴油机变工况的仿真计算
• 1.2.1 对柴油机进行仿真计算的意义
• 1.2.2 对柴油机进行变工况仿真计算
• 本章小结
• 第二章 计算理论及数学模型
• 2.1 缸内工作过程的基本微分方程式
• 2.1.1 缸内过程的基本微分方程
• 2.2 管内气体流动模型
• 2.2.1 建立数学模型
• 2.2.2 网格划分及方程离散化
• 2.2.3 差分方程的建立
• 2.3 缸内壁温传热模型
• 2.4 气缸燃烧模型
• 2.4.1 零维燃烧模型
• 2.4.2 燃烧过程数学模型的建立
• 2.5 排放模型
• 2.5.1 氮氧化物排放模型
• 2.5.2 碳烟排放模型
• 2.6 中冷器计算模型
• 本章小结
• 第三章 柴油机的仿真建模计算
• 3.1 建模的对象
• 3.2 建模的步骤和过程
• 3.2.1 建立单缸模型
• 3.2.2 建立进气歧管
• 3.2.3 建立中冷器
• 3.2.4 建立排气歧管
• 3.2.5 建立涡轮增压模型
• 3.3 模型的调试
• 3.4 模型的运行的结果与试验值的对比
• 本章小结
• 第四章 柴油机变工况的计算分析
• 4.1 内燃机的基本运行特性
• 4.1.1 速度特性
• 4.1.2 负荷特性
• 4.2 模型进行变工况的计算
• 4.2.1 燃烧模型的调整
• 4.2.2 速度特性和负荷特性参数的调整
• 4.3 变工况的计算结果
• 4.3.1 速度特性的计算结果
• 4.3.2 负荷特性的计算结果
• 本章小结
• 第五章 变工况下配气相位的优化设计计算
• 5.1 对模型进行配气相位的优化
• 5.1.1 优化目标及优化方案
• 5.2 优化计算的理论
• 5.2.1 单目标优化模型
• 5.2.2 多目标优化模型
• 5.3 优化设计
• 5.3.1 模型设置
• 5.3.2 三个典型转速下的优化
• 5.4 模型的优化结果
• 5.5 结论
• 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 今后工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢