本文關鍵詞：光學汽油機燃燒過程模擬與試驗研究

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【摘要】：汽油機作為汽車的心臟,是汽車的動力來源,其存在的重要意義毋庸置疑,它的健康發(fā)展推動著整個汽車行業(yè)的進步。汽油機的缸內(nèi)燃燒過程復雜多變,因此對汽油機的測試工作受到研究者們的重視�？梢暬夹g是目前研究汽油機內(nèi)部燃燒最有效的試驗方法。通過對原汽油機進行改造,在缸體內(nèi)部加裝可視化窗口,通過激光照射對缸內(nèi)燃燒進行探測是最常用的手段。但是,為達到汽油機內(nèi)部可視化的目的對汽油機結構進行了大量改造,其不可避免的會影響到原汽油機的工作性能。因此,本文便利用AVL FIRE軟件對傳統(tǒng)汽油機和光學汽油機進行模擬比較,比較光學汽油機與傳統(tǒng)汽油機的區(qū)別,進而驗證光學實驗的合理性。本文以奔騰B70汽油機為原型,將其改裝成光學汽油機,將原汽油機活塞、缸體、缸套加長,并在加長活塞內(nèi)部安置45°反射鏡,以便激光線光源在汽油機缸體內(nèi)的傳輸及輸出,盡可能的對缸內(nèi)燃燒進行觀察。分析了數(shù)值模擬的原理,搭建了汽油機進排氣道及燃燒室的模型,為之后的數(shù)值模擬計算奠定了基礎。利用AVL FIRE軟件模擬原汽油機與光學汽油機的缸內(nèi)溫度場、速度場及濃度場的分布,還分析了光學汽油機內(nèi)NO濃度場的分布。本文主要是通過對汽油機缸內(nèi)溫度場、速度場以及濃度場的分析得出不同轉速下的光學汽油機燃燒擴散及混合氣的混合情況。當轉速較高時混合氣的形成時間縮短,燃燒擴散速度及范圍升高,會導致燃燒室內(nèi)整體溫度增加。光學汽油機由于受活塞頂部凹坑的影響,混合氣在凹坑附近的濃度相對較多,因此凹坑附近的溫度比原汽油機有所提高。光學汽油機活塞頂部凹坑使得缸內(nèi)流動加劇,凹坑內(nèi)會形成滾流現(xiàn)象,使得燃燒室內(nèi)燃油在凹坑附近速度偏高,但由于凹坑所占比例很小,對整體的缸內(nèi)速度場分布影響不大。光學汽油機活塞頂部凹坑處滾流現(xiàn)象使得其濃度較高,由于活塞下行時缸內(nèi)擠流加強使燃油向排氣門側濃度分布增多。光學汽油機燃燒過程中NO生成與傳統(tǒng)汽油機相同,均在高溫階段產(chǎn)生。又由于光學汽油機中有凹坑的存在,凹坑處NO濃度偏高,使得缸內(nèi)的NO濃度整體分布情況略有不同。
【關鍵詞】：AVL FIRE 光學汽油機 數(shù)值模擬 轉速 燃燒
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U464.171
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景10-13
• 1.2 CFD數(shù)值模擬方法13-14
• 1.3 數(shù)值模擬的國內(nèi)外現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 數(shù)值模擬的國外現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 數(shù)值模擬的國內(nèi)現(xiàn)狀15-16
• 1.4 AVL FIRE軟件16-17
• 1.5 光學汽油機研究現(xiàn)狀17
• 1.6 本文研究的主要內(nèi)容17-20
• 第2章 缸內(nèi)燃燒過程數(shù)值模擬理論20-34
• 2.1 數(shù)值模擬的求解過程20-22
• 2.2 流體動力學控制方程22-24
• 2.2.1 質量守恒方程22
• 2.2.2 動量守恒方程22-23
• 2.2.3 能量守恒方程23-24
• 2.3 流場計算方法24-26
• 2.4 有限體積法26-27
• 2.5 湍流模型27-28
• 2.6 排放物模型28-32
• 2.6.1 NOX生成機理28-30
• 2.6.2 碳煙生成模型30-32
• 2.7 本章小結32-34
• 第3章 光學汽油機改造及光學實驗平臺搭建34-44
• 3.1 光學汽油機主體34-37
• 3.1.1 光學通路35-36
• 3.1.2 光學汽油機改造36-37
• 3.2 光學汽油機的改進設計與制造37-41
• 3.3 光學測量平臺41-42
• 3.4 本章小結42-44
• 第4章 汽油機計算模型的建立44-52
• 4.1 模型建立過程44-46
• 4.2 計算網(wǎng)格建立46-48
• 4.3 邊界條件的設定48-50
• 4.4 本章小結50-52
• 第5章 光學汽油機缸內(nèi)試驗與模擬52-66
• 5.1 汽油機示功圖對比52-54
• 5.1.1 示功圖測試平臺52
• 5.1.2 示功圖測取步驟52-54
• 5.2 不同轉速下光學汽油機缸內(nèi)燃燒的模擬54-65
• 5.2.1 不同轉速下光學汽油機缸內(nèi)溫度場54-57
• 5.2.2 不同轉速下光學汽油機缸內(nèi)速度場57-59
• 5.2.3 不同轉速下光學汽油機缸內(nèi)濃度場59-62
• 5.2.4 不同轉速下光學汽油機缸內(nèi)NO濃度場62-65
• 5.3 本章小結65-66
• 第6章 全文總結及展望66-70
• 6.1 全文總結66-67
• 6.2 工作展望67-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74

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