國內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)研究表明,將納米高能粒子作為柴油添加劑加入柴油中,能夠降低柴油發(fā)動機(jī)的油耗和部分排放。本文利用計(jì)算流體動力學(xué)理論和Open FOAM軟件,以柴油機(jī)1/4燃燒室為研究對象,對燃燒室內(nèi)的噴油燃燒過程進(jìn)行數(shù)值模擬,來研究納米高能粒子對柴油機(jī)燃燒性能的影響。本文首先根據(jù)美國Sandia ECN的公開驗(yàn)證模型,在Open FOAM中對純柴油的噴油和噴油燃燒過程進(jìn)行建模,確定了噴油和燃燒過程中的噴嘴模型、數(shù)學(xué)模型（包含噴霧模型、相變模型、燃燒模型等）、柴油燃燒的反應(yīng)機(jī)理等,并將其與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比,來驗(yàn)證建模的準(zhǔn)確性。然后,本文基于一步燃燒過程建立了納米高能粒子的燃燒模型,并將其與純柴油的噴油燃燒模型進(jìn)行耦合。為了實(shí)現(xiàn)在燃燒室內(nèi)的數(shù)值模擬,本文還建立了1/4燃燒室的模型,完成了網(wǎng)格劃分與初始條件和邊界條件的確定,并且完成了從時域控制到角度域控制的轉(zhuǎn)換,以及在活塞運(yùn)動過程中網(wǎng)格的變化規(guī)律。根據(jù)以上模型,本文對燃燒室內(nèi)壓縮-膨脹行程的噴油燃燒過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明,在高負(fù)荷工況下,納米高能粒子能使柴油燃燒更為充分,從而使柴油的燃燒熱提升,燃油消耗率降低,溫度和壓力升高,并且未燃... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

OpenFOAM算例文件夾結(jié)構(gòu)（部分）示意圖

2柴油定容噴射過程的數(shù)值模擬與驗(yàn)證碩士學(xué)位論文14dp"=dp-234mPCπρPC3(2.26c)其中，mp"、mc"和dp"分別表示相變后離散相質(zhì)量、連續(xù)相質(zhì)量和離散相液滴直徑，ρPC表示發(fā)生相變的物質(zhì)的密度。此外，相變引起的熱量變化通過潛熱L來衡量：L=Hc-Hp(2.27)其中，Hc和Hp分別為連續(xù)相中的蒸汽和離散相液滴單位質(zhì)量的焓；Hc和Hp都與溫度和壓力有關(guān)。2.2.3噴嘴模型與容器模型柴油噴油器的油束是圓錐形的，因此選擇錐形單孔噴嘴模型進(jìn)行模擬，而無需建立真實(shí)的噴油器模型。該模型的示意圖如圖2.2所示。定容噴射的容器為20mm×20mm×100mm的立方體，其包含坐標(biāo)方向定義的示意圖如圖2.3所示（坐標(biāo)系原點(diǎn)為側(cè)面正方形的中心）。圖2.2噴嘴模型示意圖圖2.3定容容器模型示意圖

2柴油定容噴射過程的數(shù)值模擬與驗(yàn)證碩士學(xué)位論文14dp"=dp-234mPCπρPC3(2.26c)其中，mp"、mc"和dp"分別表示相變后離散相質(zhì)量、連續(xù)相質(zhì)量和離散相液滴直徑，ρPC表示發(fā)生相變的物質(zhì)的密度。此外，相變引起的熱量變化通過潛熱L來衡量：L=Hc-Hp(2.27)其中，Hc和Hp分別為連續(xù)相中的蒸汽和離散相液滴單位質(zhì)量的焓；Hc和Hp都與溫度和壓力有關(guān)。2.2.3噴嘴模型與容器模型柴油噴油器的油束是圓錐形的，因此選擇錐形單孔噴嘴模型進(jìn)行模擬，而無需建立真實(shí)的噴油器模型。該模型的示意圖如圖2.2所示。定容噴射的容器為20mm×20mm×100mm的立方體，其包含坐標(biāo)方向定義的示意圖如圖2.3所示（坐標(biāo)系原點(diǎn)為側(cè)面正方形的中心）。圖2.2噴嘴模型示意圖圖2.3定容容器模型示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同液滴破碎模型的驗(yàn)證及柴油機(jī)在燃?xì)饣旌线^程中的應(yīng)用[J]. 齊文亮,明平劍,張文平,彭曄.  航空動力學(xué)報. 2018(09)
[2]車用柴油機(jī)燃燒室對發(fā)動機(jī)性能的影響研究[J]. 徐勛,馬勇,程淵.  小型內(nèi)燃機(jī)與車輛技術(shù). 2018(04)
[3]CeO2納米顆粒催化柴油燃燒氧化特性分析[J]. 孟建,劉軍恒,孫平,馮浩杰.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2016(22)
[4]聚甲氧基二甲醚作為柴油添加劑的優(yōu)勢及行業(yè)進(jìn)展[J]. 林其聰,周翔,劉欣,段艷慧.  化工設(shè)計(jì)通訊. 2015(02)
[5]無灰型柴油添加劑的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 夏迪,陳國需,廖梓珺,王紅梅,王學(xué)春,杜鵬飛.  節(jié)能技術(shù). 2015(02)
[6]柴油-天然氣摻燒發(fā)動機(jī)滯燃期的預(yù)測[J]. 張承維,肖兵.  華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(08)
[7]二叔丁基過氧化物對生物柴油燃燒過程及排放的影響[J]. 王忠,瞿磊,李銘迪,陳林.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2012(23)
[8]納米燃料—一種新的儲能載體[J]. 宋鵬翔,丁玉龍,文東升.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2012(01)
[9]PaSR湍流燃燒模型對典型湍流射流火焰的數(shù)值模擬[J]. 黃威,趙平輝,葉桃紅.  工業(yè)加熱. 2011(03)
[10]一種含碳煙生成的柴油表征燃料化學(xué)反應(yīng)簡化機(jī)理[J]. 陳文淼,帥石金,王建昕.  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報. 2010(04)

博士論文
[1]ABE/柴油混合液的噴霧特性和燃燒特性研究[D]. 吳晗.長安大學(xué) 2015
[2]柴油燃料燃燒碳煙顆粒生成機(jī)理與演變規(guī)律的試驗(yàn)和數(shù)值研究[D]. 陳亮.華中科技大學(xué) 2013
[3]廣義RNG湍流模型及其在柴油機(jī)低溫燃燒模擬中應(yīng)用的研究[D]. 王寶林.湖南大學(xué) 2012

碩士論文
[1]某特種車發(fā)動機(jī)艙散熱系統(tǒng)改裝設(shè)計(jì)與散熱性能研究[D]. 張三軍.南京理工大學(xué) 2018
[2]某車型發(fā)動機(jī)艙熱管理的改進(jìn)研究[D]. 孔繁華.吉林大學(xué) 2016
[3]CNT及MoO3納米柴油的燃燒過程和排放特性研究[D]. 李顯明.江蘇大學(xué) 2016
[4]某柴油發(fā)動機(jī)缸內(nèi)流場和燃燒的數(shù)值模擬分析[D]. 段孟華.重慶理工大學(xué) 2016
[5]基于OpenFOAM的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的大渦數(shù)值模擬[D]. 曾佑杰.大連理工大學(xué) 2015
[6]重型柴油機(jī)部分預(yù)混壓燃模式下燃燒與排放特性的實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究[D]. 胡洋洋.華中科技大學(xué) 2014
[7]適用于HCCI/PCCI發(fā)動機(jī)的碳煙模型的改進(jìn)[D]. 王克兆.大連理工大學(xué) 2013
[8]TNT、RDX等含能材料在柴油中的分散及其對柴油燃燒性能的影響[D]. 袁中許.南京理工大學(xué) 2010



本文編號：3318225