本文關(guān)鍵詞：基于大渦模擬方法的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)變動(dòng)特性研究

  更多相關(guān)文章： 二沖程 大渦模擬 循環(huán)變動(dòng) STAR-CD

【摘要】：循環(huán)變動(dòng)是發(fā)動(dòng)機(jī)工作燃燒的重要特征之一,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性有極為不利的影響,因此理解并控制循環(huán)變動(dòng)是提高發(fā)動(dòng)機(jī)整體效率的必經(jīng)之路。大渦模擬方法由于其本身的特性顯示了其在發(fā)動(dòng)機(jī)多循環(huán)模擬方面的優(yōu)勢(shì),為循環(huán)變動(dòng)研究提供了新的途徑。本文基于大渦模擬的方法,在STAR-CD軟件中對(duì)英國(guó)Leeds大學(xué)的一臺(tái)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。三維模擬的缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力與實(shí)驗(yàn)吻合,其對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角略早于實(shí)驗(yàn)結(jié)果,點(diǎn)火時(shí)刻火花塞間隙處截面的流場(chǎng)信息與實(shí)驗(yàn)PIV測(cè)量結(jié)果相差不大,且小渦團(tuán)能量占比低于10%,從而驗(yàn)證了三維模型的準(zhǔn)確性,為循環(huán)變動(dòng)研究奠定了基礎(chǔ)。發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的流場(chǎng)速度、壓力、溫度、火焰面位置等均出現(xiàn)了較明顯的循環(huán)變動(dòng)。進(jìn)排氣道完全關(guān)閉后缸內(nèi)流場(chǎng)速度的循環(huán)變動(dòng)強(qiáng)度要明顯低于進(jìn)排氣道完全關(guān)閉之前,且隨著活塞上行,缸內(nèi)流場(chǎng)的總體循環(huán)變動(dòng)強(qiáng)度減弱。同一時(shí)刻,橫向截面的速度循環(huán)變動(dòng)強(qiáng)度在氣缸頂部達(dá)到最大,其循環(huán)變動(dòng)系數(shù)隨截面到氣缸頂部的軸向距離逐漸減小,而縱向截面的速度循環(huán)變動(dòng)強(qiáng)度隨活塞上行不斷減小。缸內(nèi)橫向截面的渦流尺度隨隨截面到氣缸頂部的軸向距離先減小后增大,且在氣缸中部左右的位置達(dá)到最小值�；鸹ㄈg隙橫向截面的渦流尺度在進(jìn)排氣道完全關(guān)閉之后到40°CA BTDC的時(shí)間段里基本維持不變,而在此之后逐漸減小�？v向截面的滾流尺度均隨活塞上行而逐漸減小。早期火焰核心對(duì)中前期對(duì)的燃燒反應(yīng)有更為直接的影響,而與中后期的燃燒反應(yīng)關(guān)系不大,點(diǎn)火時(shí)刻火花塞間隙處的燃料質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度及壓力不是影響早期火核的主要因素,而高的流場(chǎng)湍動(dòng)能有利于早期火焰核心的形成。
【關(guān)鍵詞】：二沖程 大渦模擬 循環(huán)變動(dòng) STAR-CD
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK401
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 符號(hào)與縮寫(xiě)10-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 課題的背景及意義11-12
• 1.2 內(nèi)燃機(jī)循環(huán)變動(dòng)研究的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 循環(huán)變動(dòng)表征參數(shù)12-13
• 1.2.2 循環(huán)變動(dòng)影響因素及規(guī)律13-14
• 1.2.3 數(shù)值模擬在內(nèi)燃機(jī)循環(huán)變動(dòng)研究中的應(yīng)用14-15
• 1.3 大渦模擬的發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀15-21
• 1.3.1 湍流模擬方法的分類15-17
• 1.3.2 大渦模擬在內(nèi)燃機(jī)研究中的應(yīng)用17-21
• 1.4 Leeds大學(xué)基于LUPOE2發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)循環(huán)變動(dòng)的研究21-24
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容24-27
• 第二章 數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)及循環(huán)變動(dòng)評(píng)估方法27-39
• 2.1 大渦模擬27-30
• 2.1.1 過(guò)濾方法27
• 2.1.2 控制方程27-29
• 2.1.3 亞網(wǎng)格應(yīng)力模型29-30
• 2.2 EFCM-3Z燃燒模型30-36
• 2.2.1 各區(qū)組分方程31-34
• 2.2.2 火焰?zhèn)鞑シ匠?/span>34-35
• 2.2.3 化學(xué)反應(yīng)機(jī)理35-36
• 2.3 點(diǎn)火模型36-37
• 2.4 循環(huán)變動(dòng)評(píng)估方法37-38
• 2.5 本章總結(jié)38-39
• 第三章 GT-Power一維數(shù)值模擬39-47
• 3.1 GT-Power軟件簡(jiǎn)介39
• 3.2 一維模擬模型及參數(shù)匯總39-42
• 3.2.1 一維模擬模型39-40
• 3.2.2 一維模擬參數(shù)匯總40-42
• 3.3 一維模型驗(yàn)證42-43
• 3.4 一維模擬結(jié)果43-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 STAR-CD三維數(shù)值模擬47-65
• 4.1 STAR-CD軟件簡(jiǎn)介47-48
• 4.1.1 基本情況介紹47
• 4.1.2 es-ice模塊47-48
• 4.1.3 pro-STAR模塊48
• 4.2 三維物理模型48-50
• 4.3 STAR-CD三維模擬流程及參數(shù)匯總50-56
• 4.3.1 STAR-CD三維模擬流程50-52
• 4.3.2 三維模擬參數(shù)匯總52-56
• 4.4 三維模型驗(yàn)證56-64
• 4.4.1 流場(chǎng)初始化網(wǎng)格驗(yàn)證56-57
• 4.4.2 壓力曲線對(duì)比分析57-58
• 4.4.3 流場(chǎng)截面對(duì)比分析58-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第五章 基于三維模擬結(jié)果的循環(huán)變動(dòng)分析65-125
• 5.1 速度循環(huán)變動(dòng)65-93
• 5.1.1 缸內(nèi)流場(chǎng)速度總體循環(huán)變動(dòng)65-66
• 5.1.2 橫向截面速度循環(huán)變動(dòng)66-79
• 5.1.3 縱向截面速度循環(huán)變動(dòng)79-92
• 5.1.4 火花塞間隙速度循環(huán)變動(dòng)92-93
• 5.2 湍流積分尺度93-103
• 5.2.1 橫向截面積分尺度93-99
• 5.2.2 縱向截面積分尺度99-103
• 5.3 流場(chǎng)動(dòng)能循環(huán)變動(dòng)分析103-109
• 5.3.1 小渦團(tuán)能量占比103-105
• 5.3.2 湍動(dòng)能循環(huán)變動(dòng)105-109
• 5.4 燃燒循環(huán)變動(dòng)109-123
• 5.4.1 各表征參數(shù)循環(huán)變動(dòng)109-112
• 5.4.2 火焰發(fā)展循環(huán)變動(dòng)112-119
• 5.4.3 早期火核影響因素119-123
• 5.5 本章小結(jié)123-125
• 第六章 全文總結(jié)及工作展望125-127
• 6.1 全文總結(jié)125-126
• 6.2 工作展望126-127
• 參考文獻(xiàn)127-132
• 致謝132-133
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文133-135

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