本文關(guān)鍵詞：提升國(guó)Ⅳ柴油機(jī)排放性能的燃燒室結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

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【摘要】：隨著國(guó)Ⅳ柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)的全面實(shí)施,滿(mǎn)足更為嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油機(jī)研發(fā)迫在眉睫。本文采用單樣本點(diǎn)的國(guó)Ⅳ柴油機(jī)燃燒排放預(yù)測(cè)研究和多樣本點(diǎn)的燃燒室結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究相結(jié)合的方法,實(shí)現(xiàn)國(guó)Ⅳ柴油機(jī)排放性能提升的燃燒室結(jié)構(gòu)優(yōu)化。使用包含64種組分154步反應(yīng)的C14H28表征柴油的機(jī)理,耦合包含9步反應(yīng)的詳細(xì)NOx子模型和包含23步反應(yīng)的Soot子模型來(lái)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和排放過(guò)程。通過(guò)在ESC穩(wěn)態(tài)測(cè)試循環(huán)下的計(jì)算值與試驗(yàn)值的對(duì)比驗(yàn)證,對(duì)模型進(jìn)行了校核評(píng)估�；趩螛颖军c(diǎn)深入對(duì)比分析了三種NOx機(jī)理,研究了相關(guān)基團(tuán)的濃度變化歷程和區(qū)域分布對(duì)NOx的影響。結(jié)果表明,O濃度和O濃度/UHC濃度都是影響NO生成的重要因素。NO2在研究柴油機(jī)NOx的排放中不能忽略,滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)N02占總NOx的10%以上,低負(fù)荷高EGR率時(shí)N02占比更高。NO主要生成在高溫富氧區(qū)域,N02主要生成在NO外圍溫度較低的區(qū)域。H02濃度是N02生成的影響因素之一,H02促進(jìn)了N02的生成。低負(fù)荷高EGR率時(shí)N20的排放增高,占NOx的比例增大,N2O主要生成在高溫高H02區(qū)域。采用近似模型替代復(fù)雜單樣本點(diǎn)的三維數(shù)值模型,開(kāi)展了基于多樣本點(diǎn)的燃燒室結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化工作。采用最優(yōu)拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,完成了燃燒室縮口直徑、縮口位置、凹坑深度的取值范圍內(nèi)的多樣本點(diǎn)的取樣,以獲得整個(gè)設(shè)計(jì)域內(nèi)的預(yù)測(cè)能力�；谒⒌腒riging近似模型,根據(jù)工程實(shí)際合理設(shè)置NOx和Soot排放優(yōu)化目標(biāo),使用AMGA多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)燃燒室進(jìn)行了優(yōu)化,從所得的Pareto最優(yōu)解集中選擇一組在各工況都能較大程度降低NOx和Soot排放的作為最終解,并對(duì)最終解進(jìn)行了單樣本點(diǎn)的三維數(shù)值模擬計(jì)算。優(yōu)化方案計(jì)算結(jié)果與原機(jī)的模擬計(jì)算結(jié)果對(duì)比表明,NOx和Soot排放都有不同程度的降低,NOx加權(quán)排放降低6.6%,Soot加權(quán)排放降低17.9%。優(yōu)化后改善了柴油機(jī)NOx和Soot排放的trade-off關(guān)系,提高了柴油機(jī)的排放性能。本文采用單樣本點(diǎn)的柴油機(jī)三種NOx機(jī)理的排放預(yù)測(cè)以及多樣本點(diǎn)的燃燒室結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化相結(jié)合的研究方法,對(duì)國(guó)Ⅳ柴油機(jī)排放性能的提升有重要的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：NO_x生成機(jī)理 多樣本點(diǎn) 近似模型 多目標(biāo)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK423
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 引言11-15
• 1.1.1 柴油機(jī)的現(xiàn)行排放法規(guī)對(duì)柴油機(jī)的升級(jí)要求11-14
• 1.1.2 柴油機(jī)升級(jí)的技術(shù)路線14-15
• 1.2 燃燒室應(yīng)用及結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 燃燒室的分類(lèi)及應(yīng)用15-17
• 1.2.2 柴油機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 多目標(biāo)優(yōu)化的研究概況18-21
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容與方法21-23
• 第二章 計(jì)算模型的建立及驗(yàn)證23-33
• 2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)23
• 2.2 燃燒室模型的構(gòu)建23-30
• 2.2.1 原機(jī)燃燒室?guī)缀闻c網(wǎng)格模型的建立23-24
• 2.2.2 計(jì)算子模型的選擇24-30
• 2.3 模型驗(yàn)證30-32
• 2.3.1 計(jì)算工況選擇30-31
• 2.3.2 計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 單樣本點(diǎn)不同NO_x機(jī)理對(duì)比分析33-45
• 3.1 NO_x機(jī)理研究現(xiàn)狀33-34
• 3.2 NO_x及相關(guān)基團(tuán)生成歷程分析34-39
• 3.3 區(qū)域分布分析39-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 基于多樣本點(diǎn)的燃燒室結(jié)構(gòu)優(yōu)化45-66
• 4.1 多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題45
• 4.2 基于燃燒室結(jié)構(gòu)參數(shù)的DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)45-46
• 4.2.1 最優(yōu)拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法45-46
• 4.2.2 設(shè)計(jì)變量及約束條件46
• 4.3 Kriging近似模型的建立46-51
• 4.3.1 Kriging近似模型的基本理論46-49
• 4.3.2 生成Kriging模型49-51
• 4.4 燃燒室結(jié)構(gòu)參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化51-55
• 4.4.1 AMGA遺傳算法51-52
• 4.4.2 多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解52-54
• 4.4.3 AMGA優(yōu)化結(jié)果54-55
• 4.5 優(yōu)化后燃燒室與與原機(jī)燃燒室對(duì)比分析研究55-65
• 4.5.1 低轉(zhuǎn)速滿(mǎn)負(fù)荷優(yōu)化前后排放物生成對(duì)比55-58
• 4.5.2 中等轉(zhuǎn)速滿(mǎn)負(fù)荷優(yōu)化前后排放物生成對(duì)比58-60
• 4.5.3 中等轉(zhuǎn)速部分負(fù)荷優(yōu)化前后排放物生成對(duì)比60-63
• 4.5.4 高轉(zhuǎn)速滿(mǎn)負(fù)荷優(yōu)化前后排放物生成對(duì)比63-65
• 4.6 本章小結(jié)65-66
• 第五章 全文總結(jié)與展望66-68
• 5.1 全文總結(jié)66-67
• 5.2 工作展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：875169