本文關(guān)鍵詞：非道路用柴油機(jī)缸內(nèi)氣體流動(dòng)與噴霧三維數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 在非道路移動(dòng)機(jī)械中,絕大多數(shù)是以柴油機(jī)作為動(dòng)力。隨著能源與環(huán)境問題持續(xù)受到關(guān)注,我國已經(jīng)對(duì)非道路用柴油機(jī)制定了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),有必要采取有效的措施來降低非道路用柴油機(jī)的廢氣排放。對(duì)于中小型非道路用柴油機(jī)而言,優(yōu)化油、氣、燃燒室三者之間的匹配是降低尾氣排放最重要的手段之一。隨著數(shù)值模擬計(jì)算方法的不斷發(fā)展,人們得以能詳細(xì)研究柴油機(jī)缸內(nèi)流場及噴霧過程,進(jìn)而可以輔助我們對(duì)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文利用STAR-CD軟件對(duì)非道路用柴油機(jī)TY3100的進(jìn)氣壓縮及噴霧過程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬研究。 首先,應(yīng)用逆向工程技術(shù)和三維繪圖軟件UG建立了包括進(jìn)排氣道、氣缸、燃燒室在內(nèi)的柴油機(jī)三維實(shí)體模型,再利用內(nèi)燃機(jī)網(wǎng)格生成工具ES-ICE建立了柴油機(jī)三維實(shí)體動(dòng)網(wǎng)格模型,并借助發(fā)動(dòng)機(jī)仿真軟件GT-POWER提供了用于CFD模擬的初始和邊界條件。 其次,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓縮過程進(jìn)行了三維瞬態(tài)數(shù)值模擬,得到了氣體的流場、溫度場和壓力場的分布,以及如湍動(dòng)能、渦流比等流動(dòng)參數(shù)隨曲軸轉(zhuǎn)角變化的曲線,并深入研究了進(jìn)氣道、缸內(nèi)氣體的流動(dòng)狀態(tài)以及壓縮階段燃燒室內(nèi)的湍流運(yùn)動(dòng),分析了螺旋進(jìn)氣道的形狀、燃燒室偏心等因素對(duì)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的影響。分析結(jié)果表明,進(jìn)氣過程中,缸內(nèi)氣體由紊亂的流動(dòng)變?yōu)闇u流運(yùn)動(dòng)；螺旋進(jìn)氣道存在氣流交匯區(qū)域,降低了氣道流通性能；氣門座內(nèi)存在氣流運(yùn)動(dòng),并能在壓縮末期產(chǎn)生較高的湍流區(qū)域；啞鈴型燃燒室使得擠流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,并且明顯增強(qiáng)了缸內(nèi)的渦流強(qiáng)度,燃燒室偏心布置使得缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)不均勻,不利于油氣的混合。 第三,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射過程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬模擬,深入研究了每個(gè)油束的霧化歷程以及油氣混合氣在缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,分析了油束夾角、渦流強(qiáng)度等因素對(duì)噴霧過程的影響。研究表明,由于油嘴與燃燒室位置的不對(duì)稱性,各個(gè)噴孔油束的貫穿度并不一致,各個(gè)噴孔方向上燃油噴射狀況也存在明顯的差異,使得缸內(nèi)燃油分布不均勻。 此外,本文還著重研究了燃燒室形狀對(duì)缸內(nèi)氣體流動(dòng)及噴霧的影響。針對(duì)應(yīng)用較為廣泛的啞鈴型燃燒室設(shè)計(jì)了三種燃燒室方案,分析了燃燒室的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)渦流特性、壓縮擠流運(yùn)動(dòng)、燃油霧化等的影響。利用對(duì)模擬結(jié)果的比較選出了一個(gè)較佳的燃燒室設(shè)計(jì)方案,該方案在實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)排放測試中被證明達(dá)到了較佳的排放效果。數(shù)值模擬加深了作者對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部流場以及噴油霧化的認(rèn)識(shí),模擬的結(jié)果也可以為進(jìn)一步優(yōu)化TY3100柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：非道路柴油機(jī) 噴霧 CFD 螺旋進(jìn)氣道 啞鈴型燃燒室
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TK421
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 非道路用柴油機(jī)排放法規(guī)及其控制技術(shù)11-13
• 1.3 內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣道—缸內(nèi)氣體流動(dòng)數(shù)值模擬發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.4 內(nèi)燃機(jī)噴霧過程數(shù)值模擬發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容17-18
• 第2章 氣體流動(dòng)三維數(shù)值模擬方法18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 數(shù)學(xué)模型18-21
• 2.2.1 氣體流動(dòng)控制方程18-20
• 2.2.2 湍流運(yùn)動(dòng)模型20-21
• 2.3 數(shù)值計(jì)算方法21-24
• 2.3.1 控制方程的離散化22
• 2.3.2 差分格式22
• 2.3.3 離散方程組的計(jì)算方法22-23
• 2.3.4 代數(shù)方程組的求解方法23-24
• 2.4 初始條件和邊界條件24-25
• 2.4.1 初始條件24
• 2.4.2 邊界條件24-25
• 2.5 計(jì)算網(wǎng)格模型的建立25-30
• 2.5.1 幾何模型的建立26-27
• 2.5.2 動(dòng)網(wǎng)格的生成27-29
• 2.5.3 氣道和燃燒室網(wǎng)格的生成29-30
• 2.5.4 網(wǎng)格的合并30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 進(jìn)氣壓縮過程三維瞬態(tài)數(shù)值模擬31-52
• 3.1 計(jì)算條件的設(shè)定31-32
• 3.2 計(jì)算結(jié)果及分析32-51
• 3.2.1 缸內(nèi)平均參數(shù)的變化32-35
• 3.2.2 氣道內(nèi)氣體流動(dòng)情況35-41
• 3.2.3 進(jìn)氣壓縮流動(dòng)變化過程41-47
• 3.2.4 壓縮末期缸內(nèi)流動(dòng)分析47-49
• 3.2.5 氣門座對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)的影響49-51
• 3.3 本章小結(jié)51-52
• 第4章 噴霧過程三維瞬態(tài)數(shù)值模擬52-64
• 4.1 噴霧模型52-56
• 4.1.1 Reitz—Diwakar液滴破碎模型52-53
• 4.1.2 沸騰模型53
• 4.1.3 Effective噴嘴模型53-54
• 4.1.4 Huh模型54-56
• 4.1.5 Bai撞壁模型56
• 4.2 燃油噴射的霧化歷程56-61
• 4.3 油束夾角對(duì)噴霧的影響61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第5章 燃燒室對(duì)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)及噴霧的影響64-74
• 5.1 引言64
• 5.2 直噴式燃燒室的設(shè)計(jì)64-66
• 5.3 燃燒室對(duì)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的影響分析66-69
• 5.4 燃燒室對(duì)混合氣形成的影響分析69-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第6章 總結(jié)及展望74-76
• 6.1 全文總結(jié)74-75
• 6.2 工作展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 致謝79-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文80

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 何文劍;孫平;王唯棟;;柴油機(jī)進(jìn)氣過程三維瞬態(tài)數(shù)值模擬研究[J];車輛與動(dòng)力技術(shù);2011年04期

2 楊海濤;夏興蘭;王勝利;郭立新;駱聰;華_";;非道路柴油機(jī)進(jìn)氣及噴油系統(tǒng)的虛擬優(yōu)化匹配[J];現(xiàn)代車用動(dòng)力;2011年01期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李昕光;相繼增壓柴油機(jī)切換過程燃燒排放仿真與試驗(yàn)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 賈瓊;柴油機(jī)工作過程模擬中網(wǎng)格與狀態(tài)方程的研究[D];大連理工大學(xué);2012年

2 王鑫鑫;柴油機(jī)螺旋進(jìn)氣道流動(dòng)特性影響因素研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

3 陳善平;增壓直噴汽油機(jī)油氣混合分析與性能參數(shù)優(yōu)化[D];湖南大學(xué);2012年

4 王麗娜;定容室內(nèi)摻水乳化柴油噴霧特性研究[D];華中科技大學(xué);2012年

5 王恩浩;基于結(jié)構(gòu)參數(shù)的柴油機(jī)進(jìn)氣道優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];山東大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：非道路用柴油機(jī)缸內(nèi)氣體流動(dòng)與噴霧三維數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：360444