本文關鍵詞：柴油機準維燃燒模型的校核方法與應用

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【摘要】：燃燒過程的研究是柴油機高原性能研究的前提和基礎。準維燃燒模型具有可以預測燃燒,計算速度快的特點,非常適合用于柴油機高原穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的燃燒性能研究。但是需要通過對準維燃燒模型進行校核,從而保證其精度。為了給校核模型提供試驗數(shù)據(jù)和仿真平臺,本文以某型渦輪增壓柴油機為對象,開展了高原試驗,采集了柴油機在海拔0m,2000m,3000m,4000m,4500m的試驗數(shù)據(jù)。同時在GT-Power仿真平臺上搭建并驗證了該型發(fā)動機的仿真模型。為了研究準維燃燒模型校核的一般方法,本文以一個兩區(qū)準維燃燒模型為例,首先分析了該準維燃燒模型的基本計算理論,研究了模型中的四個經(jīng)驗參數(shù)對燃燒過程的影響規(guī)律。在以上理論研究的基礎上,本文在GT-Power軟件仿真平臺上,采用DOE和遺傳算法相結合的方法研究了準維燃燒模型校核的一般方法,得到了最優(yōu)的經(jīng)驗參數(shù)取值組合并對其進行了驗證。在完成了準維燃燒模型的校核之后,在建立并校核好的某型增壓柴油機仿真模型上,運用該兩區(qū)準維燃燒模型,首先對該準維燃燒模型的變海拔燃燒預測能力進行了驗證。然后對不同海拔下的柴油機穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)燃燒特性進行了研究,結果表明:在穩(wěn)態(tài)過程中,隨著海拔的升高,進氣壓力降低,進氣量減少,引起缸內最大爆發(fā)壓力下降,指示平均有效壓力降低,滯燃期延長,CA50提前,燃燒持續(xù)期縮短。在瞬態(tài)過程中,由于渦輪增壓器的遲滯現(xiàn)象導致進氣壓力的增加滯后于循環(huán)油量的增加,這導致瞬態(tài)過程中空燃比逐漸下降,瞬態(tài)過程后期缸內空燃比甚至低于瞬態(tài)結束后的穩(wěn)態(tài)工況的空燃比,燃燒持續(xù)期變長,CA50后移,瞬態(tài)過程中燃燒惡化,且隨海拔增加燃燒惡化現(xiàn)象愈加嚴重。
【關鍵詞】：準維燃燒模型 校核方法 渦輪增壓柴油機 高原燃燒
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK421.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 研究背景和意義9-11
• 1.2 柴油機燃燒模型的研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 柴油機的燃燒模型11-13
• 1.2.2 準維燃燒模型的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 高原環(huán)境對柴油機工作過程的影響15
• 1.4 高原環(huán)境對柴油機燃燒的影響的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.5 課題研究內容以及論文結構17-20
• 1.5.1 課題研究內容18-19
• 1.5.2 論文結構19-20
• 第2章 渦輪增壓柴油機高原試驗與仿真模型20-33
• 2.1 概述20-21
• 2.2 渦輪增壓柴油機高原試驗21-24
• 2.2.1 試驗參數(shù)的測量21-23
• 2.2.2 試驗過程的控制23-24
• 2.3 渦輪增壓發(fā)動機整機仿真模型的搭建與驗證24-29
• 2.3.1 發(fā)動機整機模型的搭建26-28
• 2.3.2 發(fā)動機整機模型的驗證28-29
• 2.4 渦輪增壓發(fā)動機單缸機仿真模型的搭建與驗證29-32
• 2.4.1 發(fā)動機單缸機仿真模型的搭建30-31
• 2.4.2 發(fā)動機單缸機仿真模型的驗證31-32
• 2.5 本章小結32-33
• 第3章 準維燃燒模型計算理論與分析33-50
• 3.1 概述33
• 3.2 準維燃燒模型33-35
• 3.3 傳熱與熱力學模型35-37
• 3.4 卷吸空氣模型37-38
• 3.5 滯燃期模型38-40
• 3.6 預混燃燒模型40
• 3.7 擴散燃燒模型40-42
• 3.8 準維燃燒模型的經(jīng)驗參數(shù)對燃燒的影響規(guī)律分析42-49
• 3.8.1 空氣卷吸系數(shù)ER對燃燒的影響42-44
• 3.8.2 著火系數(shù)ID對燃燒的影響44-45
• 3.8.3 預混合燃燒系數(shù)PC對燃燒的影響45-47
• 3.8.4 擴散燃燒系數(shù)DC對燃燒的影響47-49
• 3.9 本章小結49-50
• 第4章 基于DOE和遺傳算法的準維燃燒模型校核方法50-63
• 4.1 概述50
• 4.2 準維燃燒模型的校核流程50-52
• 4.3 DOE與樣本工況52-53
• 4.3.1 DOE試驗設計52
• 4.3.2 樣本工況點的選取52-53
• 4.4 準維燃燒模型邊界條件的校核53-54
• 4.5 LHS抽樣與準維燃燒模型經(jīng)驗參數(shù)取值組合54-55
• 4.5.1 LHS抽樣54
• 4.5.2 準維燃燒模型經(jīng)驗參數(shù)取值組合54-55
• 4.6 輸出變量對自變量的響應面55-58
• 4.7 準維燃燒模型經(jīng)驗參數(shù)的遺傳算法優(yōu)化58-60
• 4.7.1 遺傳算法58
• 4.7.2 遺傳算法的優(yōu)化目標58-59
• 4.7.3 遺傳算法優(yōu)化過程59-60
• 4.8 校核后的準維燃燒模型精度驗證60-61
• 4.9 本章小結61-63
• 第5章 渦輪增壓柴油機高原燃燒特性研究63-79
• 5.1 概述63
• 5.2 準維模型變海拔燃燒預測能力驗證63-65
• 5.3 渦輪增壓柴油機不同海拔下穩(wěn)態(tài)燃燒特性65-71
• 5.3.1 海拔對燃燒放熱率的影響66-69
• 5.3.2 海拔對缸內壓力的影響69-71
• 5.4 渦輪增壓柴油機不同海拔下瞬態(tài)燃燒特性71-77
• 5.4.1 不同海拔進氣滯后現(xiàn)象71-73
• 5.4.2 不同海拔瞬態(tài)過程缸內壓力的變化73-74
• 5.4.3 不同海拔瞬態(tài)過程滯燃期的變化74-75
• 5.4.4 不同海拔瞬態(tài)過程燃燒持續(xù)期的變化75-76
• 5.4.5 不同海拔瞬態(tài)過程CA50的變化76-77
• 5.5 本章小結77-79
• 第6章 總結與展望79-82
• 6.1 全文總結79-80
• 6.2 主要創(chuàng)新點80-81
• 6.3 工作展望81-82
• 參考文獻82-87
• 攻讀學位期間發(fā)表論文及研究成果清單87-88
• 致謝88

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本文編號：611642