本文關鍵詞：提升國Ⅳ柴油機排放性能的燃燒室結構優(yōu)化研究

  更多相關文章： NO_x生成機理 多樣本點 近似模型 多目標優(yōu)化

【摘要】：隨著國Ⅳ柴油機排放標準的全面實施,滿足更為嚴格排放標準的柴油機研發(fā)迫在眉睫。本文采用單樣本點的國Ⅳ柴油機燃燒排放預測研究和多樣本點的燃燒室結構優(yōu)化研究相結合的方法,實現國Ⅳ柴油機排放性能提升的燃燒室結構優(yōu)化。使用包含64種組分154步反應的C14H28表征柴油的機理,耦合包含9步反應的詳細NOx子模型和包含23步反應的Soot子模型來模擬發(fā)動機的燃燒和排放過程。通過在ESC穩(wěn)態(tài)測試循環(huán)下的計算值與試驗值的對比驗證,對模型進行了校核評估�；趩螛颖军c深入對比分析了三種NOx機理,研究了相關基團的濃度變化歷程和區(qū)域分布對NOx的影響。結果表明,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NOx的排放中不能忽略,滿負荷時N02占總NOx的10%以上,低負荷高EGR率時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促進了N02的生成。低負荷高EGR率時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雜單樣本點的三維數值模型,開展了基于多樣本點的燃燒室結構的多目標優(yōu)化工作。采用最優(yōu)拉丁超立方試驗設計方法,完成了燃燒室縮口直徑、縮口位置、凹坑深度的取值范圍內的多樣本點的取樣,以獲得整個設計域內的預測能力�；谒⒌腒riging近似模型,根據工程實際合理設置NOx和Soot排放優(yōu)化目標,使用AMGA多目標優(yōu)化算法對燃燒室進行了優(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,并對最終解進行了單樣本點的三維數值模擬計算。優(yōu)化方案計算結果與原機的模擬計算結果對比表明,NOx和Soot排放都有不同程度的降低,NOx加權排放降低6.6%,Soot加權排放降低17.9%。優(yōu)化后改善了柴油機NOx和Soot排放的trade-off關系,提高了柴油機的排放性能。本文采用單樣本點的柴油機三種NOx機理的排放預測以及多樣本點的燃燒室結構多目標優(yōu)化相結合的研究方法,對國Ⅳ柴油機排放性能的提升有重要的指導意義。
【關鍵詞】：NO_x生成機理 多樣本點 近似模型 多目標優(yōu)化
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 柴油機的現行排放法規(guī)對柴油機的升級要求11-14
• 1.1.2 柴油機升級的技術路線14-15
• 1.2 燃燒室應用及結構優(yōu)化的研究現狀15-18
• 1.2.1 燃燒室的分類及應用15-17
• 1.2.2 柴油機燃燒室結構的研究現狀17-18
• 1.3 多目標優(yōu)化的研究概況18-21
• 1.4 本文研究的主要內容與方法21-23
• 第二章 計算模型的建立及驗證23-33
• 2.1 發(fā)動機的主要參數23
• 2.2 燃燒室模型的構建23-30
• 2.2.1 原機燃燒室?guī)缀闻c網格模型的建立23-24
• 2.2.2 計算子模型的選擇24-30
• 2.3 模型驗證30-32
• 2.3.1 計算工況選擇30-31
• 2.3.2 計算與試驗結果對比31-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第三章 單樣本點不同NO_x機理對比分析33-45
• 3.1 NO_x機理研究現狀33-34
• 3.2 NO_x及相關基團生成歷程分析34-39
• 3.3 區(qū)域分布分析39-44
• 3.4 本章小結44-45
• 第四章 基于多樣本點的燃燒室結構優(yōu)化45-66
• 4.1 多目標優(yōu)化問題45
• 4.2 基于燃燒室結構參數的DOE試驗設計45-46
• 4.2.1 最優(yōu)拉丁超立方試驗設計方法45-46
• 4.2.2 設計變量及約束條件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 燃燒室結構參數的多目標優(yōu)化51-55
• 4.4.1 AMGA遺傳算法51-52
• 4.4.2 多目標優(yōu)化問題的最優(yōu)解52-54
• 4.4.3 AMGA優(yōu)化結果54-55
• 4.5 優(yōu)化后燃燒室與與原機燃燒室對比分析研究55-65
• 4.5.1 低轉速滿負荷優(yōu)化前后排放物生成對比55-58
• 4.5.2 中等轉速滿負荷優(yōu)化前后排放物生成對比58-60
• 4.5.3 中等轉速部分負荷優(yōu)化前后排放物生成對比60-63
• 4.5.4 高轉速滿負荷優(yōu)化前后排放物生成對比63-65
• 4.6 本章小結65-66
• 第五章 全文總結與展望66-68
• 5.1 全文總結66-67
• 5.2 工作展望67-68
• 參考文獻68-73
• 致謝73

【參考文獻】

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