本文關(guān)鍵詞：某柴油發(fā)動機缸內(nèi)流場和燃燒的數(shù)值模擬分析

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【摘要】：目前人們對柴油發(fā)動機的燃燒性能和排放的控制越來越嚴格,柴油發(fā)動機燃燒過程的好壞直接影響到發(fā)動機的性能及排放。數(shù)值模擬方法能有效的降低成本,縮短研發(fā)周期,得到的信息量大且便于進行優(yōu)化等一系列的優(yōu)點。因此,這種方法被廣泛的應(yīng)用在柴油發(fā)動機的燃燒過程研究中。鑒于此,本論文通過數(shù)值模擬的方法對某柴油發(fā)動機的瞬態(tài)燃燒過程進行了數(shù)值計算仿真,對其缸內(nèi)流場特性進行了宏觀分析,并對碳煙和氮氧化合物的排放進行了的研究。本文采用CFD(Computational Fluid Dynamics)數(shù)值分析軟件——Fluent,建立了計算模型并將燃燒室關(guān)鍵參數(shù)參數(shù)化。將邊界條件確定以后,對缸內(nèi)工質(zhì)的流動狀態(tài)、溫度分布、壓強分布、速度分布以及碳煙和NOx排放物的產(chǎn)生過程進行數(shù)值計算,然后對有害排放物的形成機理及主要原因進行了分析。另外,研究了不同轉(zhuǎn)速對柴油發(fā)動機燃燒過程、碳煙和氮氧化合物排放的影響。為柴油發(fā)動機的動力性能和排放性能的改善和優(yōu)化提供指導(dǎo)。在燃燒室形狀部分,采用了基于克里精(Kriging)代理模型的混合多目標梯度優(yōu)化算法(HMGE算法)對燃燒室關(guān)鍵參數(shù)尺寸進行了優(yōu)化并進行了定性和定量分析。采用混合多目標梯度優(yōu)化算法(MHGE)快速而精準地進行全局尋優(yōu)并得到帕累托最優(yōu)解集,得到的解集為設(shè)計方案的篩選提供了有效的參考和空間。數(shù)據(jù)挖掘出的結(jié)果有效地評估了4個設(shè)計變量以及它們自身之間的相互作用對四個設(shè)計目標的影響程度,反應(yīng)出設(shè)計變量對設(shè)計目標影響的規(guī)律,與此同時也揭露出設(shè)計目標之間相互矛盾和相互促進的關(guān)系。數(shù)據(jù)挖掘(Data Mining)的意義在于非常直觀地展現(xiàn)出設(shè)計變量和設(shè)計目標這類高維度數(shù)據(jù)之間的關(guān)系,有助于找到對影響目標函數(shù)的主要因素和提高設(shè)計空間的理解,解決了對柴油發(fā)動機燃燒室形狀的優(yōu)化問題,并對隱藏在大量數(shù)據(jù)中的知識進行了挖掘,積累了這方面的優(yōu)化經(jīng)驗。通過以上研究得出以下結(jié)論:較少的碳煙排放需要較大的余隙高度,較低氮氧化合物排放量需要較小的凸臺高度和較小的縮口率;缸內(nèi)壓力與碳煙及氮氧化物排放成矛盾關(guān)系,缸內(nèi)溫度與NOx、碳煙排放可以同時達到最優(yōu);發(fā)動機較好的動力性需要較小的縮口率,油束錐角對發(fā)動機的動力性和排放性影響不大;設(shè)計人員可以清楚地知道各設(shè)計變量對優(yōu)化目標的影響大小和規(guī)律,有助于對設(shè)計經(jīng)驗的積累。
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.172

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本文編號：1160114