本文關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機性能多學(xué)科優(yōu)化模擬研究

  更多相關(guān)文章： 內(nèi)燃機 燃燒 性能 數(shù)值模擬 多學(xué)科優(yōu)化

【摘要】：內(nèi)燃機由于體積小、動力好、效率高等優(yōu)點,已成為當今世界最受歡迎的動力裝置,被廣泛應(yīng)用于汽車、化工、航空等領(lǐng)域。對內(nèi)燃機燃燒、排放等性能的研究具有非常重要的意義。本文主要以一四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機為研究對象,利用AVL Fire軟件模擬研究了內(nèi)燃機瞬態(tài)工作過程并對性能進行分析,主要內(nèi)容如下:(1)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)參數(shù),建立內(nèi)燃機簡化的幾何模型,對其進行動網(wǎng)格劃分,確定計算初始值,設(shè)置合適的邊界條件及物理模型,并對相應(yīng)模型進行了考核,誤差均不超過3%,驗證了計算結(jié)果的可信性,并分析了壓力場、溫度場及污染物排放等分布規(guī)律得出:最大爆發(fā)壓力出現(xiàn)在368oCA左右,約為16.5MPa,缸內(nèi)最大平均溫度約為1853K,在492oCA排氣門打開時,NOx質(zhì)量分數(shù)為2.73×10-3,Soot質(zhì)量分數(shù)為1.51×10-5。(2)增大初始壓力,對缸內(nèi)污染物及動力性能都有很好的影響。隨著初始壓力由0.15MPa增大到0.35MPa,缸內(nèi)爆發(fā)壓力增大,最高溫度降低,NOx最終質(zhì)量分數(shù)由0.00361降低到0.00204,Soot最終質(zhì)量分數(shù)則由3.74×10-5降低到9.0×10-6,單缸循環(huán)指示功則由從520.54J增加到563.74J;隨著噴油提前角增大,缸內(nèi)爆發(fā)壓力、最高溫度及NOx最終質(zhì)量分數(shù)增大,Soot最終質(zhì)量分數(shù)降低,單缸循環(huán)指示功在15oCABTDC時有最大值555.04J;增大渦流比可以降低缸內(nèi)最大平均溫度,隨著渦流比由0.5增大到3.5時,單缸循環(huán)指示功則由562.8J降低到546.0J,在渦流比為3.5時,缸內(nèi)NOx質(zhì)量分數(shù)有最小值2.65×10-3。(3)隨著燃燒室Sc(燃燒室形狀)值由3.5增大到6.5時,內(nèi)燃機缸內(nèi)性能變化較大,在Sc=4.5缸內(nèi)有最高溫度,Sc為4.5和5.5時缸內(nèi)Soot質(zhì)量分數(shù)較低分別為1.5×10-5和1.6×10-5,在Sc為5.5時NOx平均質(zhì)量分數(shù)有最小值2.73×10-3,單缸循環(huán)指示功有最大值566.79J;燃燒室偏心距的增大對內(nèi)燃機排放、動力等性能有重要影響,隨著偏心距由0mm增大到8mm,缸內(nèi)最大湍動能逐漸降低,在偏心距為4mm時,缸內(nèi)Soot有最低質(zhì)量分數(shù)4.12×10-5,且單缸循環(huán)功有最大值562.67J。(4)利用Isight優(yōu)化平臺集成AVL Fire軟件,搭建合適的多學(xué)科優(yōu)化平臺,優(yōu)化最佳噴油參數(shù):以噴油持續(xù)期和噴油夾角為自變量,以最高爆發(fā)壓力為約束條件,以NOx和Soot總質(zhì)量分數(shù)為目標函數(shù)進行多學(xué)科優(yōu)化,得出在噴油夾角為151o,噴油終止角為373oCA時,目標函數(shù)取得最小值。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK401

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 李濱丹;吳寧;;探討汽車尾氣污染危害與對策[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2009年07期

2 王馳明;蔡振雄;李寒林;潘玉平;;小缸徑直噴式柴油機燃燒與NO_x排放物仿真[J];集美大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年06期

3 薛彩軍,聶宏,姜少飛;機械產(chǎn)品協(xié)同優(yōu)化設(shè)計研究綜述[J];機械科學(xué)與技術(shù);2005年05期

4 王錫斌,蔣德明,董學(xué)堯;內(nèi)燃機工作過程數(shù)值模擬中的CFD[J];拖拉機與農(nóng)用運輸車;2002年04期

5 沈穎剛,王宇琳,鄭偉,申立中,韋靜思;內(nèi)燃機燃燒過程數(shù)值模擬技術(shù)發(fā)展概況[J];拖拉機與農(nóng)用運輸車;2004年01期

6 史春濤;任立紅;于善穎;劉志鋒;;噴霧破碎模型在內(nèi)燃機CFD中的應(yīng)用[J];拖拉機與農(nóng)用運輸車;2006年03期

7 蘇萬華;鹿盈盈;于文斌;黃豪中;韓志強;趙霏陽;裴毅強;孫田;孫永亮;;柴油機高密度-低溫燃燒的數(shù)值模擬[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2010年03期

8 尹天佐;袁永先;解美玲;;高速直噴柴油機的燃燒特性和排放試驗研究[J];小型內(nèi)燃機與摩托車;2008年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 王鳳;16V240ZJE柴油機缸內(nèi)燃燒過程數(shù)值模擬[D];大連交通大學(xué);2010年

2 宋建桐;生物柴油在柴油機上的應(yīng)用研究[D];長安大學(xué);2006年

3 戴建營;內(nèi)燃機工作過程數(shù)值模擬[D];西華大學(xué);2007年

4 劉宇;直噴式柴油機渦流室燃燒系統(tǒng)的燃燒模擬[D];大連理工大學(xué);2007年

5 劉克鋒;船舶多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化建模研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

6 王欣;4D24柴油機燃燒過程的多維數(shù)值模擬[D];南昌大學(xué);2013年

，

本文編號：1299571