本文關(guān)鍵詞：不同壓縮比下活塞頂部形狀對汽油機(jī)燃燒特性的影響研究

  更多相關(guān)文章： 數(shù)值模擬 活塞形狀 高壓縮比 燃燒控制 點(diǎn)火過程

【摘要】：汽油機(jī)作為乘用車的主要動力來源,其點(diǎn)火情況與燃燒方式是影響燃燒品質(zhì)和發(fā)動機(jī)綜合性能的關(guān)鍵因素。作為燃燒室中的高速移動部分,活塞承載了發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的邊界條件和初始條件,其頂部形狀對缸內(nèi)工質(zhì)流動及燃燒過程均有重要影響。本文以提高發(fā)動機(jī)綜合性能為目標(biāo),應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)專業(yè)仿真軟件AVL FIRE研究了不同壓縮比下活塞頂部形狀對缸內(nèi)流場及燃燒過程的影響規(guī)律。本文系統(tǒng)論述了數(shù)值模型構(gòu)建過程和數(shù)值計(jì)算方法,介紹了氣體流動守恒方程及缸內(nèi)氣體的湍流模型和燃燒模型。以掃描得到的本田WH125-6發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道、排氣道及燃燒室的點(diǎn)云為基礎(chǔ),應(yīng)用CATIA軟件進(jìn)行逆向曲面建模,并應(yīng)用網(wǎng)格前處理軟件Hypermesh生成了面網(wǎng)格模型。通過BOOST一維性能仿真得出三維數(shù)值模擬采用的邊界條件和計(jì)算初始條件,利用AVL FIRE軟件對發(fā)動機(jī)4000r/min最大扭矩工況進(jìn)行了缸內(nèi)循環(huán)數(shù)值模擬。通過將模擬結(jié)果與臺架試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析,校正了模擬模型,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性及參數(shù)設(shè)置的合理性。本文構(gòu)建了壓縮比分別為10、11和12的發(fā)動機(jī)缸內(nèi)模型,并利用FIRE軟件對每種燃燒室模型開展了數(shù)值模擬,詳細(xì)分析了幾種燃燒室進(jìn)氣過程中的流場狀況和氣體在缸內(nèi)的燃燒過程。通過對比不同方案的性能優(yōu)劣得出,合理設(shè)計(jì)活塞頂部形狀來提高發(fā)動機(jī)壓縮比有利于發(fā)動機(jī)整體性能的提升,在本文的方案中,帶有渠化結(jié)構(gòu)的壓縮比為12的燃燒室方案性能最優(yōu)。上述研究結(jié)果表明,合理設(shè)計(jì)活塞頂部形狀不僅能有效提高發(fā)動機(jī)壓縮比,同時(shí)對缸內(nèi)流場組織和氣體燃燒過程也有重要影響。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 活塞形狀 高壓縮比 燃燒控制 點(diǎn)火過程
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.171
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 燃燒室形狀研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 高壓縮比發(fā)動機(jī)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 內(nèi)燃機(jī)CFD發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.5 課題來源及主要研究內(nèi)容15-16
• 1.5.1 課題來源15
• 1.5.2 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 內(nèi)燃機(jī)數(shù)值模擬基礎(chǔ)16-24
• 2.1 流體動力學(xué)控制方程16-18
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程16
• 2.1.2 動量守恒方程16-17
• 2.1.3 能量守恒方程17
• 2.1.4 組分質(zhì)量守恒方程17-18
• 2.2 活塞運(yùn)動原理方程18-19
• 2.3 湍流模型19-20
• 2.4 燃燒模型20-22
• 2.5 數(shù)值計(jì)算方法22-23
• 2.5.1 有限容積法22-23
• 2.5.2 任意拉格朗日歐拉法23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 第3章 模型建立及網(wǎng)格劃分24-34
• 3.1 計(jì)算對象24
• 3.2 建立幾何模型24-26
• 3.3 網(wǎng)格劃分26-31
• 3.3.1 生成面網(wǎng)格和線網(wǎng)格27-29
• 3.3.2 劃分體網(wǎng)格29
• 3.3.3 生成動網(wǎng)格29-31
• 3.4 求解器定義31-33
• 3.4.1 設(shè)置邊界條件和初始條件31-33
• 3.4.2 計(jì)算步長和迭代次數(shù)的選擇33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第4章 原機(jī)性能分析及驗(yàn)證34-50
• 4.1 定義流場觀測截面34-35
• 4.2 氣體流場分析35-39
• 4.2.1 進(jìn)氣過程流場分析35-37
• 4.2.2 壓縮過程流場分析37-39
• 4.3 缸內(nèi)壓力場分析39-42
• 4.4 燃燒性能分析42-45
• 4.5 湍動能分析45-46
• 4.6 臺架試驗(yàn)及驗(yàn)證46-49
• 4.6.1 試驗(yàn)對象及原理46-47
• 4.6.2 主要試驗(yàn)儀器47-48
• 4.6.3 試驗(yàn)結(jié)果及對比48-49
• 4.7 本章小結(jié)49-50
• 第5章 異形燃燒室性能研究50-66
• 5.1 活塞頂部設(shè)計(jì)及計(jì)算參數(shù)50-52
• 5.1.1 活塞頂部設(shè)計(jì)方案50-51
• 5.1.2 初始計(jì)算參數(shù)51-52
• 5.2 不同方案的模擬結(jié)果分析52-61
• 5.2.1 流場狀況對比分析52-57
• 5.2.2 燃燒過程對比57-61
• 5.3 性能參數(shù)研究61-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果72-73
• 致謝73

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