小型航空活塞發(fā)動機憑借其體積小、升功率氋和結構簡單等優(yōu)點在通用航空乃至軍用航空領域中發(fā)揮著重要作用。早期的小型航空活塞發(fā)動機多以汽油為燃料,但汽油易燃,儲運過程安全隱患大;而航空重油(指輕質柴油或航空煤油)揮發(fā)性低于汽油,閃點高,安全性好,滿足軍用燃料一體化要求。重油活塞發(fā)動機以壓燃為主,但其要求高壓縮比,導致體積和重量較大,功重比低,對于小型航空領域而言,降低了實用性和靈活性,因此火花點燃將成為重油活塞發(fā)動機未來的發(fā)展路線。由于燃料理化特性差異較大,重油和汽油的點燃燃燒特性不同,重油更高的爆震傾向極大地限制了發(fā)動機的功率提升。本文基于一臺四沖程缸內直噴(GDI)汽油機的臺架試驗數(shù)據,建立CFD三維仿真模型,采用大渦模擬(LES)開展了航空重油點燃式活塞發(fā)動機的仿真研究,通過優(yōu)化燃燒過程的控制參數(shù),實現(xiàn)航空重油在點燃式活塞發(fā)動機中的爆震控制。主要研究內容與成果包括:(1)建立定容彈CFD三維仿真模型,研究了六孔汽油直噴噴油器在定容彈中的噴霧形態(tài)和貫穿距,基于試驗數(shù)據驗證了噴霧模型的有效性;(2)建立發(fā)動機進氣與燃燒系統(tǒng)CFD三維仿真模型,利用試驗數(shù)據進行了模型標定,研究了柴油和汽油的點燃燃燒特性及爆震,結果表明柴油燃燒反應速率比汽油慢,爆震傾向明顯大于汽油;(3)研究了不同控制參數(shù)對重油點燃式活塞發(fā)動機燃燒特性及爆震的影響,結果表明:在保證動力性的前提下,推遲點火對爆震的抑制作用有限;在濃度極限內稀混合氣抑制爆震的效果比濃混合氣好,但對動力性能的影響更大;推遲噴油能抑制爆震,但會使動力性能下降;適當?shù)亩螄娚淠軌蛴行б种票?同時也能獲得良好的動力性能;(4)各控制參數(shù)對重油點燃燃燒特性和動力性能的影響大小依次為:噴油時刻點火時刻當量比二次噴射;對爆震傾向的影響大小依次為:噴油時刻二次噴射點火時刻當量比。單獨采用推遲點火或當量比的控制策略無法同時兼顧正常燃燒和動力性能;適當?shù)膰娪蜁r刻能使爆震傾向減小,同時又保證良好的動力性能;利用適當?shù)亩螄娚洳呗阅苓_到正常的燃燒狀態(tài)及動力輸出。
【學位單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：V234.1
【部分圖文】：

LIMBACH-L2400ATX和ROTAX914發(fā)動機小型航空活塞發(fā)動機憑借其低油耗、長航時、高功重比和工作可靠等優(yōu)點被

爆震的自燃理論

CFD仿真計算流程圖

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本文編號：2807737