隨著日益趨嚴(yán)的油耗和排放法規(guī),缸內(nèi)直噴技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代乘用車汽油機(jī)的必備技術(shù)。在發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)工作過程和傳熱模擬計(jì)算中已大量采用CAE技術(shù),而且對(duì)CAE的計(jì)算精度和效率提出了更高的要求,然而GDI汽油機(jī)的缸內(nèi)流動(dòng)燃燒過程是一個(gè)極其復(fù)雜的物理和化學(xué)變化過程,同時(shí)伴隨著與周圍零部件和冷卻系統(tǒng)的傳熱,而燃燒系統(tǒng)壁面是缸內(nèi)工作過程與傳熱之間耦合作用關(guān)系的橋梁,為了能夠準(zhǔn)確模擬缸內(nèi)燃燒過程,準(zhǔn)確的壁面溫度分布是十分必要的,而更為準(zhǔn)確的缸內(nèi)燃燒過程輸出的氣側(cè)熱邊界對(duì)于傳熱過程及溫度預(yù)測也是極其有利的。本文以一臺(tái)2.0TGDI汽油機(jī)為研究對(duì)象,分別在常用部分負(fù)荷工況和額定工況下,采用一種迭代方法對(duì)上述耦合關(guān)系進(jìn)行研究。首先根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果標(biāo)定一維熱力學(xué)模型并提取三維缸內(nèi)流動(dòng)和燃燒CFD所需的瞬態(tài)邊界條件;然后在基于經(jīng)驗(yàn)的均勻壁溫邊界條件下模擬缸內(nèi)燃燒過程并獲得燃燒系統(tǒng)壁面氣側(cè)時(shí)均熱邊界,以此熱邊界求解機(jī)體、缸蓋、水套共軛換熱(CHT)模型和活塞傳熱(PHT)模型獲得整機(jī)溫度分布;隨后將其中的燃燒系統(tǒng)表面非均勻壁面溫度再反過來映射給三維缸內(nèi)流動(dòng)及燃燒CFD模型,重新計(jì)算缸內(nèi)工作過程,最后再更新...

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
字母注釋表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究機(jī)體與缸蓋熱負(fù)荷及溫度的意義
        1.1.2 研究缸內(nèi)工作過程與傳熱耦合數(shù)值模擬的意義
    1.2 國內(nèi)外研究概況
        1.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)傳熱數(shù)值模擬方法研究現(xiàn)狀
        1.2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程與傳熱耦合數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.2.4 GDI汽油機(jī)排放預(yù)測研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
        1.3.1 研究方法
        1.3.2 研究目標(biāo)
第二章 數(shù)學(xué)模型
    2.1 噴霧模型
        2.1.1 油滴蒸發(fā)模型
        2.1.2 噴霧-壁面相互作用模型
        2.1.3 壁面油膜蒸發(fā)模型
    2.2 壁面?zhèn)鳠崮Ｐ?br>    2.3 共軛傳熱模型
        2.3.1 固體傳熱模型
        2.3.2 流固交界面的共軛傳熱
        2.3.3 摩擦熱模型
    2.4 燃燒模型
    2.5 排放模型
        2.5.1 NOx排放模型
        2.5.2 Soot排放模型
    2.6 本章小結(jié)
第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)一維熱力學(xué)分析
    3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測試及一維模型邊界提取
        3.1.1 試驗(yàn)對(duì)象
        3.1.2 試驗(yàn)工況選取及命名
        3.1.3 主要測試結(jié)果
    3.2 一維熱力學(xué)模型的建立及標(biāo)定
        3.2.1 基于三維模型的一維氣路離散
        3.2.2 穩(wěn)態(tài)進(jìn)排氣道實(shí)驗(yàn)及氣道、氣閥建模
    3.3 標(biāo)定結(jié)果及三維CFD所需邊界條件提取
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于假定均勻壁溫下的缸內(nèi)流動(dòng)和燃燒分析
    4.1 計(jì)算時(shí)間域、初始化及邊界條件
        4.1.1 計(jì)算時(shí)間域的確定
        4.1.2 初始化條件
        4.1.3 壁面溫度邊界條件
    4.2 噴霧模型標(biāo)定及CFD模型設(shè)置
        4.2.1 噴霧模型標(biāo)定
        4.2.2 動(dòng)態(tài)計(jì)算網(wǎng)格
        4.2.3 物理模型的選擇
    4.3 模型驗(yàn)證及誤差分析
    4.4 用于初始溫度預(yù)測模型的邊界條件分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 初始溫度預(yù)測及傳熱分析
    5.1 初始機(jī)體缸蓋組共軛傳熱CHT模型
        5.1.1 冷卻系統(tǒng)邊界條件
        5.1.2 熱邊界條件
    5.2 初始機(jī)體缸蓋組共軛傳熱模型的仿真結(jié)果分析及試驗(yàn)驗(yàn)證
        5.2.1 缸蓋底面硬度塞測溫試驗(yàn)驗(yàn)證
        5.2.2 溫度預(yù)測結(jié)果
        5.2.3 水套流場分布結(jié)果
    5.3 初始活塞傳熱模型及邊界條件
    5.4 初始活塞傳熱模型計(jì)算結(jié)果及試驗(yàn)驗(yàn)證
        5.4.1 活塞頂硬度塞測溫試驗(yàn)
        5.4.2 溫度預(yù)測結(jié)果
    5.5 第一次迭代燃燒CFD所需的非均勻壁溫邊界條件提取
    5.6 本章小結(jié)
第六章 迭代模擬計(jì)算結(jié)果匯總及分析
    6.1 缸內(nèi)流動(dòng)及燃燒模擬宏觀結(jié)果對(duì)比分析
        6.1.1 壁面溫度對(duì)燃油蒸發(fā)和混合過程的影響
        6.1.2 壁面溫度對(duì)缸內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的影響
        6.1.3 壁面溫度對(duì)燃燒放熱過程的影響
    6.2 缸內(nèi)混合氣形成過程對(duì)比
        6.2.1 噴霧及濕壁燃油油膜厚度發(fā)展
        6.2.2 缸內(nèi)當(dāng)量比分布發(fā)展
    6.3 缸內(nèi)燃燒過程對(duì)比
    6.4 缸內(nèi)流動(dòng)及燃燒模擬排放物生成對(duì)比
    6.5 燃燒系統(tǒng)壁面溫度場對(duì)比
    6.6 本章小結(jié)
第七章 全文總結(jié)及展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號(hào)：3835332