本文關(guān)鍵詞：四沖程渦輪增壓柴油機(jī)掃氣特性研究

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【摘要】：現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)日新月異,如今被廣泛應(yīng)用的新技術(shù)中,渦輪增壓、可變氣門、可變歧管等均以改善內(nèi)燃機(jī)換氣過程為目的,由此可見換氣過程在內(nèi)燃機(jī)工作中的重要地位。而掃氣作為內(nèi)燃機(jī)換氣過程中一個(gè)重要的組成部分,直接影響著內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)殘余廢氣量與受熱零部件的熱負(fù)荷,繼而影響發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放水平以及整機(jī)的可靠性。長期以來,二沖程發(fā)動機(jī)的掃氣過程始終是熱門的研究對象,但四沖程發(fā)動機(jī),尤其是四沖程柴油機(jī)的掃氣過程研究卻未能得到大范圍的開展,本文即致力于渦輪增壓四沖程柴油機(jī)的掃氣特性研究。本文采用實(shí)驗(yàn)、一維工作過程數(shù)值模擬與三維CFD數(shù)值模擬三者結(jié)合的方法,研究四沖程渦輪增壓柴油機(jī)的掃氣特性,主要工作內(nèi)容及結(jié)論如下:首先,開展柴油機(jī)進(jìn)排氣瞬態(tài)流動臺架實(shí)驗(yàn),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測的壓力波數(shù)據(jù)進(jìn)行該型發(fā)動機(jī)掃氣特性的分析,結(jié)果表明該機(jī)在高轉(zhuǎn)速及低轉(zhuǎn)速掃氣性能較差,尤其是高速低負(fù)荷工況的掃氣性能急需改善。其次,本文利用GT-Power軟件進(jìn)行該型柴油機(jī)的一維工作過程數(shù)值模擬,模擬結(jié)果表明排氣門正時(shí)對掃氣性能的影響最大,進(jìn)氣門正時(shí)次之,排氣管的結(jié)構(gòu)參數(shù)在有限的變化范圍內(nèi)對其影響較小。然后,本文進(jìn)行了發(fā)動機(jī)性能與掃氣過程的一維參數(shù)優(yōu)化,確定了發(fā)動機(jī)較優(yōu)性能下的進(jìn)排氣正時(shí)及排氣管結(jié)構(gòu),即在保持排氣歧管長度不變的同時(shí)將直徑減小5mm,進(jìn)、排氣門正時(shí)均推遲10°CA。優(yōu)化后全工況缸內(nèi)殘余廢氣系數(shù)及排氣溫度均得以降低,尤其是高速低負(fù)荷工況殘余廢氣系數(shù)降低1%左右,排氣溫度降低12℃左右,但動力性稍有下降,燃油消耗率升高約0.2%左右。最后,利用AVL-Fire軟件進(jìn)行了該型柴油機(jī)優(yōu)化前后的三維瞬態(tài)數(shù)值模擬,進(jìn)一步分析原型機(jī)與優(yōu)化后機(jī)型的三維流動形態(tài),對比優(yōu)化前后的掃氣流動細(xì)節(jié),分析了掃氣性能得以優(yōu)化之處。
【關(guān)鍵詞】：四沖程 柴油機(jī) 掃氣特性 瞬態(tài)壓力波 實(shí)驗(yàn) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK421
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 選題背景與意義8-9
• 1.2 掃氣性能的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 二、四沖程發(fā)動機(jī)換氣過程對比11-12
• 1.4 本文研究目的12
• 1.5 本文研究內(nèi)容12-13
• 2 數(shù)學(xué)模型及計(jì)算原理13-21
• 2.1 工作過程數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)13-18
• 2.2 計(jì)算流體動力學(xué)的理論基礎(chǔ)18-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 3 渦輪增壓柴油機(jī)掃氣特性實(shí)驗(yàn)研究21-41
• 3.1 實(shí)驗(yàn)相關(guān)信息說明22-24
• 3.2 轉(zhuǎn)速對發(fā)動機(jī)掃氣能力的影響分析24-30
• 3.3 負(fù)荷對發(fā)動機(jī)掃氣能力的影響分析30-35
• 3.4 全工況下發(fā)動機(jī)掃氣能力分析35-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 4 渦輪增壓柴油機(jī)掃氣特性一維數(shù)值模擬研究41-57
• 4.1 GT-Power軟件簡介41-42
• 4.2 工作過程數(shù)值模擬模型的建立42-44
• 4.3 工作過程數(shù)值模擬模型的驗(yàn)證44-46
• 4.4 掃氣特性一維數(shù)值模擬研究46-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 5 渦輪增壓柴油機(jī)掃氣特性三維數(shù)值模擬研究57-72
• 5.1 AVL-Fire軟件簡介57-58
• 5.2 三維數(shù)值模擬模型的建立58-60
• 5.3 邊界條件與初始狀態(tài)設(shè)定60
• 5.4 掃氣特性三維數(shù)值模擬研究60-71
• 5.5 本章小結(jié)71-72
• 6 全文總結(jié)及工作展望72-74
• 6.1 全文總結(jié)72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78

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本文編號：719483