本文關(guān)鍵詞：噴油正時及EGR對柴油機性能影響的CFD研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著霧霾天氣、溫室效應(yīng)及其他環(huán)境問題的日益嚴(yán)重,人們節(jié)能減排的意識逐漸被喚醒。因此,政府不斷出臺嚴(yán)格的排放法規(guī)。而以石油為能源的內(nèi)燃機的數(shù)量卻逐年遞增,其尾氣對環(huán)境的影響也日益嚴(yán)重。因此,提高內(nèi)燃機的燃燒效率,降低尾氣排放已刻不容緩。柴油機的熱效率比汽油機高,但其排放的廢氣中的氮氧化物(NO)及碳煙顆粒(Soot)的比例較高,而噴油正時及廢氣再循環(huán)(EGR)對柴油機的燃燒與排放性能有很大的影響。 噴油正時對柴油機的性能影響非常大,同時也是在實際運用過程中最容易改變的一個參數(shù),對于某臺正在開發(fā)的柴油機,如果能在實驗前通過CFD仿真的方式獲得一個最優(yōu)噴油正時,可以大大縮短試驗周期,也能節(jié)約相關(guān)費用。EGR能夠顯著降低NO的排放,同時使Soot的排放增加,利用數(shù)值模擬的方式從缸內(nèi)工質(zhì)微觀分布角度(流場、溫度場、濃度場)研究EGR對柴油機性能的影響,并分析相關(guān)機理,具有現(xiàn)實的意義。 本文利用Auto CAD與AVL fire軟件,首先建立燃燒室的二維模型,并將其導(dǎo)入ESE模塊中,完成對燃燒室及噴油器的三維模型的建立及網(wǎng)格劃分,網(wǎng)格劃分完成后,利用試驗數(shù)據(jù)及相關(guān)經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定初始條件及邊界條件,在計算后利用試驗值對模型進(jìn)行驗證。 本文模擬了在2000r/min,100%負(fù)荷時噴油正時對柴油機性能影響。仿真結(jié)果表明,隨著噴油正時的的提前,滯燃期延長,柴油機缸內(nèi)最高壓力和燃燒溫度也隨之提高,NO的排放也增大,因此適當(dāng)?shù)难雍髧娪蜁r刻可以降低NO排放。模擬了滿負(fù)荷下EGR率分別為0、0.2、0.4、0.6時的情況,結(jié)果表明：‘EGR會延長柴油機的滯燃期,并影響燃料的放熱,如果EGR過大,會導(dǎo)致后燃嚴(yán)重；EGR能夠有效的降低缸內(nèi)燃燒溫度從而減少NO的排放,EGR還能降低缸內(nèi)爆發(fā)壓力,使柴油機工作更加平穩(wěn)；但隨著EGR的增大,缸內(nèi)局部缺氧就會更加嚴(yán)重,導(dǎo)致Soot的排放增大。模擬了分析了2000r/min, EGR率為0.4時對100%及55%兩種負(fù)荷的影響,結(jié)果表明,EGR對低負(fù)荷柴油機的經(jīng)濟性、動力性影響相對較小,在高負(fù)荷時影響很大,在高負(fù)荷下EGR對NO及Soot的排放影響較大；低負(fù)荷時,EGR對NO排放基本沒影響,對Soot排放影響較小。
【關(guān)鍵詞】：噴油正時 EGR 柴油機性能 CFD
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TK421
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 緒論13-24
• 1.1 序言13-14
• 1.2 柴油機排放的有害物質(zhì)14-15
• 1.3 國內(nèi)外柴油機排放法規(guī)15-17
• 1.3.1 國外法規(guī)15-16
• 1.3.2 我國的排放法規(guī)16-17
• 1.4 降低柴油機排放的技術(shù)措施及現(xiàn)狀17-22
• 1.4.1 控制柴油機排放機內(nèi)凈化措施18-21
• 1.4.2 柴油機排放控制的機外凈化技術(shù)21-22
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容22-24
• 第二章 模擬仿真的理論基礎(chǔ)及相關(guān)模型24-36
• 2.1 燃燒的數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.1.1 零維燃燒模型24
• 2.1.2 準(zhǔn)維燃燒模型24-25
• 2.1.3 多維燃燒模型25
• 2.2 多維燃燒模型的控制方程25-27
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程25-26
• 2.2.2 動量守恒方程26
• 2.2.3 能量守恒方程26-27
• 2.3 燃油噴霧模型27-30
• 2.3.1 噴霧破碎模型27-29
• 2.3.2 油滴蒸發(fā)模型29-30
• 2.4 燃燒模型30
• 2.5 排放模型30-34
• 2.5.1 NO模型31-33
• 2.5.2 碳煙顆粒(Soot)模型33-34
• 2.6 外部EGR的相關(guān)理論34-35
• 2.7 本章小結(jié)35-36
• 第三章 仿真模型的建立36-46
• 3.1 仿真平臺的流程圖36-38
• 3.2 柴油機的基本參數(shù)38-39
• 3.2.1 燃燒室模型及噴油嘴相關(guān)參數(shù)38-39
• 3.3 幾何模型的建立39-40
• 3.4 網(wǎng)格的劃分40-41
• 3.5 初始條件41-43
• 3.6 計算模型驗證43-45
• 3.7 本章小結(jié)45-46
• 第四章 噴油正時對柴油機燃燒與排放性能的影響46-55
• 4.1 噴油正時對柴油機外特性的影響47
• 4.2 噴油正時對燃燒性能的影響47-51
• 4.2.1 對滯燃期的影響47-48
• 4.2.2 對缸內(nèi)壓力的影響48-49
• 4.2.3 對缸內(nèi)溫度的影響49-51
• 4.3 噴油正時對排放性能的影響51-54
• 4.3.1 噴油正時對NO排放的影響51-52
• 4.3.2 噴油正時對Soot排放的影響52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 EGR對柴油機燃燒與排放性能的影響55-72
• 5.1 EGR率對柴油機外特性的影響55
• 5.2 不同EGR率對柴油機性能的影響55-66
• 5.2.1 不同EGR率對滯燃期的影響55-56
• 5.2.2 不同EGR率對當(dāng)量比的影響56-57
• 5.2.3 不同EGR率對放熱率的影響57-59
• 5.2.4 不同EGR率對缸內(nèi)壓力的影響59-60
• 5.2.5 EGR對燃燒溫度的影響60-62
• 5.2.6 不同EGR率對柴油機排放性能的影響62-66
• 5.3 EGR率對柴油機不同負(fù)荷情況下排放性能的影響66-71
• 5.3.1 對經(jīng)濟性及動力性的影響67
• 5.3.2 EGR對不同負(fù)荷柴油機燃燒特性的影響67-69
• 5.3.3 EGR對不同負(fù)荷柴油機排放特性的影響69-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 總結(jié)與展望72-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：368450