本文關(guān)鍵詞：對(duì)置活塞二沖程柴油機(jī)噴霧過程的試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬

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【摘要】：對(duì)置活塞二沖程(Opposed-Piston Two-Stroke Engine,OP2S)柴油機(jī)由于其功率密度高、平衡性好、熱效率潛力高等特點(diǎn),在如今對(duì)柴油機(jī)高強(qiáng)化、輕量化的需求背景下正在獲得越來越多國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)的重視。近年來針對(duì)OP2S柴油機(jī)增壓掃氣、換氣過程和缸內(nèi)工作過程的研究已取得令人矚目的研究成果,但針對(duì)OP2S柴油機(jī)燃油噴霧組織過程的系統(tǒng)研究卻尚未廣泛開展。本文在此種背景下,以折疊曲柄式OP2S柴油機(jī)為研究對(duì)象,通過仿真與試驗(yàn)手段相結(jié)合的方法,開展OP2S柴油機(jī)雙噴油器噴霧過程的研究,論文的主要研究工作如下:(1)本文對(duì)比分析了目前常用的幾類噴霧可視化測(cè)試技術(shù),根據(jù)試驗(yàn)要求選定紋影法進(jìn)行噴霧可視化試驗(yàn)。根據(jù)OP2S柴油機(jī)燃油噴霧組織方式的特點(diǎn),開發(fā)了一個(gè)可實(shí)現(xiàn)雙噴油器噴霧碰撞的噴霧可視化試驗(yàn)臺(tái),分析了不同噴油器布置方案、噴射壓力以及噴射背壓對(duì)噴霧空間分布的影響規(guī)律研究,同時(shí)為之后的仿真研究提供噴霧模型校核;(2)基于OP2S柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理,建立發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)工作過程三維CFD仿真模型,根據(jù)噴霧可視化試驗(yàn)和整機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果校核仿真模型;(3)根據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)宏觀噴霧特性和微觀噴霧特性的討論分析,提出根據(jù)噴霧的貫穿距離以及空間擴(kuò)散率評(píng)價(jià)噴霧空間發(fā)展擴(kuò)散能力,根據(jù)噴霧SMD、燃油蒸發(fā)率評(píng)價(jià)噴霧的蒸發(fā)霧化速率以及根據(jù)空氣利用率、混合氣當(dāng)量比分布評(píng)價(jià)油氣混合質(zhì)量的研究方法,完善了OP2S柴油機(jī)噴霧過程的評(píng)價(jià)指標(biāo);(4)分別研究了噴油器布置方式、噴射壓力和背壓對(duì)OP2S柴油機(jī)缸內(nèi)噴霧的發(fā)展、破碎、霧化、蒸發(fā)以及擴(kuò)散過程的影響規(guī)律。根據(jù)研究結(jié)果和OP2S柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定OP2S柴油機(jī)噴霧組織策略,并在此基礎(chǔ)上探索不同的噴孔油束夾角對(duì)噴霧發(fā)展、霧化和與空氣的混合過程的影響規(guī)律,最終確定一個(gè)最佳的噴油器油束夾角方向使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得良好的霧化混合質(zhì)量和燃燒品質(zhì);(5)根據(jù)OP2S柴油機(jī)利用非對(duì)稱掃氣腔的進(jìn)氣口傾角在缸內(nèi)形成斜軸渦流組織氣流運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),以噴霧空間擴(kuò)散、油氣混合質(zhì)量和速率以及燃燒品質(zhì)為優(yōu)化目標(biāo),研究不同口傾角對(duì)噴霧發(fā)展、霧化及與空氣的混合過程的影響,最終得到最優(yōu)的進(jìn)氣口傾角。本文基于以上研究對(duì)OP2S柴油機(jī)缸內(nèi)噴霧過程進(jìn)行探索,為折疊曲柄式OP2S柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：對(duì)置活塞 二沖程 噴霧過程 噴霧霧化 可視化
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK421
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 對(duì)置活塞二沖程柴油機(jī)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 發(fā)展歷程11
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 雙噴油器碰撞噴霧研究概述13-20
• 1.3.1 數(shù)值模擬方法13-14
• 1.3.2 可視化試驗(yàn)方法14-20
• 1.4 研究意義及內(nèi)容20-22
• 第2章 噴霧可視化試驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)22-34
• 2.1 試驗(yàn)裝置22-31
• 2.1.1 概述22-23
• 2.1.2 定容燃燒彈23-25
• 2.1.3 進(jìn)排氣系統(tǒng)25-26
• 2.1.4 高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)26-27
• 2.1.5 光學(xué)紋影高速攝影系統(tǒng)27-30
• 2.1.6 控制系統(tǒng)與圖像采集系統(tǒng)30-31
• 2.2 試驗(yàn)誤差分析31-33
• 2.2.1 物體成像誤差31-32
• 2.2.2 光學(xué)系統(tǒng)誤差32-33
• 2.2.3 測(cè)量誤差33
• 2.2.4 隨機(jī)誤差33
• 2.3 本章小結(jié)33-34
• 第3章 對(duì)置活塞二沖程柴油機(jī)的仿真建模34-57
• 3.1 對(duì)置活塞二沖程柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理概述34-37
• 3.1.1 對(duì)置活塞二沖程柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)34-35
• 3.1.2 對(duì)置活塞二沖程柴油機(jī)缸內(nèi)噴霧過程的特點(diǎn)分析35-37
• 3.2 數(shù)值模擬方程及模型37-49
• 3.2.1 基本控制方程37-39
• 3.2.2 湍流運(yùn)動(dòng)模型39-41
• 3.2.3 噴霧模型41-48
• 3.2.4 燃燒模型48-49
• 3.3 CFD仿真模型的建立49-56
• 3.3.1 定容燃燒彈的CFD仿真建模50-53
• 3.3.2 對(duì)置活塞二沖程柴油機(jī)的CFD仿真建模53-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第4章 對(duì)置活塞二沖程柴油機(jī)噴霧特性研究57-95
• 4.1 噴霧特性分析57-61
• 4.1.1 噴霧宏觀特性57-60
• 4.1.2 噴霧微觀特性60-61
• 4.2 對(duì)置活塞二沖程柴油機(jī)噴霧特性影響規(guī)律分析61-82
• 4.2.1 噴油器布置方式的影響規(guī)律分析61-69
• 4.2.2 噴射壓力的影響規(guī)律分析69-75
• 4.2.3 噴射背壓的影響規(guī)律分析75-82
• 4.3 噴霧方向的優(yōu)化匹配分析82-93
• 4.3.1 γ角的影響規(guī)律分析83-88
• 4.3.2 θ角的影響規(guī)律分析88-92
• 4.3.3 噴霧方向夾角的優(yōu)化選取92-93
• 4.4 本章小結(jié)93-95
• 第5章 對(duì)置活塞二沖程柴油機(jī)噴霧混合及燃燒過程研究95-107
• 5.1 內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)流動(dòng)形式及其評(píng)價(jià)指標(biāo)95-97
• 5.2 對(duì)置活塞二沖程柴油機(jī)的缸內(nèi)流動(dòng)組織97-101
• 5.2.1 對(duì)置活塞二沖程柴油機(jī)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的組織方法97-99
• 5.2.2 缸內(nèi)流動(dòng)組織的影響規(guī)律研究99-101
• 5.3 缸內(nèi)流動(dòng)對(duì)混合氣形成和燃燒過程的影響101-106
• 5.3.1 缸內(nèi)流動(dòng)對(duì)油氣混合過程的影響102-104
• 5.3.2 缸內(nèi)流動(dòng)對(duì)燃燒過程的影響104-106
• 5.4 本章小結(jié)106-107
• 結(jié)論107-111
• 全文總結(jié)107-109
• 創(chuàng)新點(diǎn)109
• 工作展望109-111
• 參考文獻(xiàn)111-117
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文與研究成果清單117-118
• 致謝118-119

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1 李奉香;黃政;;船舶二沖程柴油機(jī)熱力過程仿真研究[J];中外船舶科技;2007年04期

2 李奉香;黃政;;船舶二沖程柴油機(jī)熱力過程仿真研究[J];湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2007年03期

3 張俊軍;吳朝暉;胡朝霞;周涌明;李大保;楊志村;Daniel Lee;;船用低速二沖程柴油機(jī)燃燒與排放數(shù)值模擬研究[J];柴油機(jī);2012年02期

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6 周昌林;;二沖程柴油機(jī)及其發(fā)展[J];內(nèi)燃機(jī);1987年06期

7 石磊;豐琳琳;周涌明;鄧康耀;;船用二沖程柴油機(jī)鼓風(fēng)機(jī)掃氣模型與切換規(guī)律研究[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2012年05期

8 王昆;奚立文;劉雙紅;;潤(rùn)滑油與船用二沖程柴油機(jī)適應(yīng)性的評(píng)價(jià)方法[J];潤(rùn)滑與密封;2013年08期

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10 Leo Stankewitsch;董，

本文編號(hào)：833084