本文關(guān)鍵詞：雙對置柴油機側(cè)向組合噴霧燃燒過程的數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 雙對置柴油機 計算流體力學(xué) 非對稱噴孔 燃燒 排放

【摘要】：雙對置柴油機擁有對置活塞發(fā)動機與對置氣缸發(fā)動機的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢與工作特點,同轉(zhuǎn)速下比傳統(tǒng)柴油機多一倍輸出功率。由于采用對置進排氣活塞形式使得其進排氣活塞運動速度是傳統(tǒng)柴油機活塞運動速度的一半,因此雙對置柴油機只能依靠較弱的進氣渦流以及缸內(nèi)湍流動能實現(xiàn)燃油與空氣的混合,易導(dǎo)致噴霧燃燒過程中油氣混合和燃燒效果不佳、碳煙和NOx排放高等問題。本文擬使用計算流體力學(xué)(CFD)軟件開展雙對置柴油機噴油霧化燃燒過程的分析研究,通過優(yōu)化雙對置柴油機噴霧與燃燒過程中的關(guān)鍵參數(shù),實現(xiàn)改善其排放性能的目的。主要研究工作與研究成果包括:(1)根據(jù)雙對置柴油機進排氣活塞運動規(guī)律與活塞特殊的結(jié)構(gòu)形式,利用三維建模軟件提取進排氣活塞頂面形狀和氣缸套共同構(gòu)建成燃燒室模型,并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建雙對置柴油機側(cè)向組合噴霧燃燒系統(tǒng)的三維CFD網(wǎng)格模型。(2)開展雙對置柴油機非對稱噴孔噴油器的定容彈噴霧試驗,結(jié)果表明噴油壓力和燃燒室背壓是影響噴霧形態(tài)及噴霧貫穿距離的主要因素。在試驗結(jié)果基礎(chǔ)上進行CFD網(wǎng)格模型適應(yīng)性和模型適應(yīng)性研究,確定了雙對置柴油機側(cè)向組合噴霧的計算網(wǎng)格尺寸、湍流與噴霧模型。(3)基于噴霧試驗擬定非對稱噴孔布置方案與預(yù)噴-主噴方案,并進行了雙對置柴油機燃油霧化燃燒過程的模擬計算。結(jié)果表明:恰當?shù)膰娍撞贾梅绞娇蓪崿F(xiàn)燃燒室內(nèi)噴射的燃油油束的均勻分布,并易與缸內(nèi)壓縮空氣迅速混合成可燃混合氣;采用燃油預(yù)噴方案可縮短滯燃期使得缸內(nèi)可燃混合氣分布范圍更大,缸內(nèi)燃燒放熱更快;隨著預(yù)噴-主噴間隔角度增大,一氧化氮生成量曲線呈現(xiàn)先減小后增多的趨勢;預(yù)噴燃油量增多,一氧化氮生成量越高,碳煙排放峰值依次減小。(4)后噴方案在減少一氧化氮排放量方面影響效果不明顯,僅能實現(xiàn)小幅削減作用;但后噴方案對降低碳煙排放有著較顯著的作用,主噴-后噴間隔角越大,碳煙排放量下降趨勢與幅度越大;當后噴油量限定為主噴油量5%時,適當大的主噴-后噴間隔角更利于降低碳煙排放量。(5)開展雙對置柴油機側(cè)向組合噴霧和燃燒系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配的仿真計算。結(jié)果表明:通過合理的噴孔布置與合適的預(yù)噴與后噴方案可以同時降低氮氧化物與碳煙污染物排放水平。本文的研究對實現(xiàn)雙對置柴油機缸內(nèi)低排放燃燒具有一定的理論指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：雙對置柴油機 計算流體力學(xué) 非對稱噴孔 燃燒 排放
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK421.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題理論背景與研究意義10-11
• 1.2 雙對置柴油機工作特質(zhì)11-13
• 1.3 雙對置發(fā)動機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 柴油機污染物與控制策略14-15
• 1.5 柴油機多次噴射技術(shù)15-16
• 1.6 論文主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 雙對置柴油機噴油與燃燒過程數(shù)值計算關(guān)鍵參數(shù)與求解器設(shè)置17-26
• 2.1 燃燒系統(tǒng)建模17-18
• 2.2 仿真邊界與計算模塊18-24
• 2.2.1 仿真邊界條件18-20
• 2.2.2 計算方程與湍流模型20-22
• 2.2.3 噴霧模型設(shè)置22-23
• 2.2.4 燃燒模塊設(shè)置23-24
• 2.2.5 排放模塊設(shè)置24
• 2.3 本章小結(jié)24-26
• 第3章 非對稱噴孔噴霧數(shù)值計算與模型標定26-34
• 3.1 非對稱噴孔噴霧試驗26-28
• 3.1.1 試驗方案26-27
• 3.1.2 試驗結(jié)果分析27-28
• 3.2 非對稱噴孔噴霧數(shù)值模擬28-30
• 3.2.1 噴霧過程建模28
• 3.2.2 仿真邊界條件與湍流模型28-29
• 3.2.3 噴霧模型與噴嘴設(shè)置29-30
• 3.2.4 試驗結(jié)果輸出30
• 3.3 噴霧數(shù)值計算網(wǎng)格適應(yīng)性研究30-31
• 3.4 噴霧數(shù)值計算湍流模型適應(yīng)性研究31-32
• 3.5 實驗結(jié)果分析32-33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 第4章 噴油參數(shù)對雙對置柴油機燃油霧化與燃燒影響規(guī)律研究34-49
• 4.1 噴油器噴孔布置方案對燃油霧化與燃燒影響研究34-42
• 4.1.1 噴油器噴孔布置方案設(shè)計34-36
• 4.1.2 噴油器噴孔布置方案對缸內(nèi)燃油空氣混合的影響36-38
• 4.1.3 噴油器噴孔布置方案對缸內(nèi)燃油霧化與燃燒行程的影響38-40
• 4.1.4 噴油器噴孔布置方案燃燒與排放性能分析40-42
• 4.2 預(yù)噴油量方案對燃油霧化與燃燒影響研究42-48
• 4.2.1 預(yù)噴油量方案設(shè)計42-43
• 4.2.2 預(yù)噴油量方案對燃油霧化與燃燒的影響43-46
• 4.2.3 預(yù)噴油量方案燃燒與排放性能分析46-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 第5章 預(yù)噴-主噴方案對雙對置柴油機霧化燃燒的影響與燃燒系統(tǒng)優(yōu)化分析49-66
• 5.1 預(yù)噴-主噴方案對燃油霧化燃燒的影響49-54
• 5.1.1 預(yù)噴-主噴方案設(shè)計49-50
• 5.1.2 預(yù)噴-主噴方案對燃油霧化與燃燒的影響50-51
• 5.1.3 預(yù)噴-主噴方案燃燒與排放性能分析51-54
• 5.2 預(yù)噴-主噴-后噴方案對燃油燃燒與排放的影響54-56
• 5.2.1 預(yù)噴-主噴-后噴方案設(shè)計54
• 5.2.2 預(yù)噴-主噴-后噴方案燃燒與排放性能分析54-56
• 5.3 燃燒系統(tǒng)優(yōu)化匹配56-62
• 5.3.1 多次噴油策略分析56
• 5.3.2 單次噴油與多次噴油方案燃燒過程分析56-60
• 5.3.3 單次噴油與多次噴油方案燃燒與排放性能分析60-62
• 5.4 優(yōu)化方案排放性能分析62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-66
• 全文總結(jié)與展望66-68
• 參考文獻68-71
• 致謝71-72
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄72

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