液化石油气发动机工作循环的数值模拟研究

论文摘要

本文以桑塔纳2000 AJR 电控汽油机改燃液化石油气( LiquefiedPetroleum Gas,以下简称LPG)科研项目为背景,从LPG 燃料的物理化学特性以及燃烧特性入手,以双区热力学模型为基础,建立了描述LPG 发动机工作过程的准维模型;以可视化编程语言(Visual Basic) 为开发平台,完成了一个功能全面、使用方便、界面友好的电喷LPG 发动机工作循环模拟的应用软件。该模型是在双区热力学模型基础上,由物性参数计算子模型、火焰传播速度子模型,传热损失子模型以及燃烧室内几何尺寸计算子模型等组成。应用该模型可以通过对LPG 发动机主要结构参数,燃烧控制参数,运转参数,热力参数等的调整,进行LPG 发动机性能预测以及为LPG 发动机的优化设计提出指导性意见。通过典型工况下循环模拟计算所得示功图与实测示功图的对比表明,该模型的模拟效果令人满意,且简明、清晰,具有良好适用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.1.1 选题的背景与意义
• 1.1.2 发动机燃烧模拟概述
• 1.1.3 当前国内液化石油气发动机的研究现状
• 1.2 课题研究目的和主要内容
• 1.2.1 研究目的
• 1.2.2 主要研究内容
• 第二章 液化石油气发动机的循环模拟
• 2.1 燃烧模型的选取
• 2.2 缸内过程的基本热力学方程
• 2.2.1 燃烧阶段
• 2.2.2 压缩和膨胀阶段
• 2.2.3 换气阶段
• 2.3 工质物性参数的计算
• 2.3.1 单质物性参数的确定
• 2.3.2 未燃气的组成计算
• 2.3.3 燃气的组成计算
• 2.3.4 化学反应平衡常数的计算
• 2.3.5 物性参数的计算
• 2.4 进、排气流量的计算
• 2.4.1 流量方程
• 2.4.2 气阀几何流通截面积
• 2.4.3 流量系数
• 2.5 换热损失的计算
• 2.5.1 气缸周壁的传热
• 2.5.2 霍亨伯格换热系数
• 2.6 几何运动参数的确定
• 2.7 发动机性能指标的计算
• 第三章 火焰前锋面积以及相关几何尺寸的计算
• 3.1 计算方法的选择
• 3.2 节点积分法
• 3.2.1 节点的划分与处理
• 3.2.2 火焰前锋面积的计算
• 3.2.3 已燃区传热面积的计算
• 3.2.4 已燃区体积的计算
• 3.2.5 未燃区体积以及传热面积的计算
• 3.2.6 计算过程
• 3.3 球形火焰半径的确定
• L的计算'>3.3.1 层流火焰传播速度S_L的计算
• T的计算'>3.3.2 湍流火焰传播速度S_T的计算
• f的计算'>3.3.3 火焰传播速度S_f的计算
• f的计算'>3.4 球形火焰半径R_f的计算
• 3.5 “节点积分法”的实例应用
• 第四章 循环模拟的软件开发设计
• 4.1 循环模拟的软件设计
• 4.2 循环模拟软件的流程图
• 4.3 循环模拟软件的界面设计及功能介绍
• 第五章 循环模拟的应用研究
• 5.1 发动机示功图的测取
• 5.1.1 试验仪器
• 5.1.2 发动机压力示功图数据采集系统的组成
• 5.1.3 示功图的采集与分析
• 5.2 桑塔纳2000 AJR 发动机的主要结构技术参数
• 5.3 试验用 LPG 的物理化学特性
• 5.3.1 试验用 LPG 的组分
• 5.3.2 试验用 LPG 的几个重要的物理化学特性参数
• 5.4 循环模拟计算结果及分析
• 5.4.1 循环模拟结果与实验测试结果的分析与比较
• 5.4.2 缸内压力增长率计算结果分析
• 5.4.3 缸内温度计算结果分析
• 5.4.4 缸内工质质量计算结果分析
• 5.4.5 燃烧特性参数计算结果分析
• 5.4.6 压缩比对发动机性能的影响
• 第六章 全文总结及工作展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 12 种气体组分的热力性质的拟合系数
• 附录2 计算平衡常数的系数值
• 附录3 桑塔纳2000AJR 发动机的气门定时及进、排气门结构数据