本文關(guān)鍵詞：高海拔環(huán)境下柴油機(jī)噴霧撞壁及燃燒特性研究

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【摘要】：我國高原分布較廣,海拔3000米以上高原面積約占全國總面積的26%。隨著海拔高度的增加,大氣壓力降低,空氣密度和含氧量減少。柴油機(jī)運(yùn)行在高海拔地區(qū)時(shí),噴霧貫穿距離增加,導(dǎo)致噴霧撞壁現(xiàn)象加劇,造成壁面油膜堆積,近壁面區(qū)域混合氣過濃,后燃現(xiàn)象嚴(yán)重,功率下降,燃油消耗率上升,熱負(fù)荷增大。針對(duì)上述問題開展高海拔環(huán)境下柴油機(jī)噴霧撞壁特性與燃燒放熱機(jī)制研究研究,具有十分重要的意義。首先,本文為了驗(yàn)證高背壓下噴霧撞壁模型的預(yù)測精度,建立了高壓定容噴霧撞壁實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,開展了噴射壓力、噴孔直徑、環(huán)境背壓、壁面形狀、壁面溫度對(duì)噴霧撞壁過程影響的實(shí)驗(yàn)研究,構(gòu)建了定量描述噴霧撞壁發(fā)展形態(tài)的特征參數(shù),獲得了噴射條件、環(huán)境條件、壁面特性對(duì)噴霧撞壁特性的影響規(guī)律。構(gòu)建了噴霧撞壁過程仿真模型,選擇不同的噴霧撞壁模型得到仿真結(jié)果,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,得出了Bai Gosman噴霧撞壁模型的預(yù)測精度較高。其次,應(yīng)用三維仿真軟件AVL FIRE建立了某型增壓中冷柴油機(jī)燃燒過程的仿真模型,從缸內(nèi)流動(dòng)特性、霧化特性、噴霧撞壁特性、油氣混合特性以及燃燒放熱特性五個(gè)方面深入分析了海拔分別在1000m、2000m、3000m、4000m下柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒過程進(jìn)行的內(nèi)在機(jī)制,獲得了高海拔下柴油機(jī)動(dòng)力性下降的內(nèi)在原因。為了進(jìn)一步分析噴霧撞壁對(duì)燃燒過程的影響機(jī)制,本文定義了近壁面區(qū)域,定量分析了近壁面區(qū)域的燃油與氧氣質(zhì)量分布、油氣混合均勻性以及燃燒放熱規(guī)律。結(jié)論表明,海拔4000m下柴油機(jī)撞壁燃油質(zhì)量較多,燃油蒸氣率先觸壁且附壁面積較大,預(yù)混燃燒階段放熱量較少。在近壁面區(qū)域,混合氣濃度較高,放熱率峰值較大。最后,以海拔4000m下柴油機(jī)燃燒過程為研究對(duì)象,從噴霧撞壁特性和燃燒放熱特性兩個(gè)角度研究了噴油壓力、噴孔數(shù)與孔徑、噴油定時(shí)、油束夾角對(duì)柴油機(jī)燃燒過程的影響規(guī)律,為提升高海拔環(huán)境下柴油機(jī)動(dòng)力性提供了理論依據(jù)。結(jié)果表明,采用小孔徑、多噴孔噴油器,增加油束夾角,使得撞壁燃油質(zhì)量減少,有利于提高燃燒熱效率。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK421

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本文編號(hào)：1243022