本文關鍵詞：高海拔環(huán)境下柴油機噴霧撞壁及燃燒特性研究

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【摘要】：我國高原分布較廣,海拔3000米以上高原面積約占全國總面積的26%。隨著海拔高度的增加,大氣壓力降低,空氣密度和含氧量減少。柴油機運行在高海拔地區(qū)時,噴霧貫穿距離增加,導致噴霧撞壁現(xiàn)象加劇,造成壁面油膜堆積,近壁面區(qū)域混合氣過濃,后燃現(xiàn)象嚴重,功率下降,燃油消耗率上升,熱負荷增大。針對上述問題開展高海拔環(huán)境下柴油機噴霧撞壁特性與燃燒放熱機制研究研究,具有十分重要的意義。首先,本文為了驗證高背壓下噴霧撞壁模型的預測精度,建立了高壓定容噴霧撞壁實驗系統(tǒng)。在此基礎上,開展了噴射壓力、噴孔直徑、環(huán)境背壓、壁面形狀、壁面溫度對噴霧撞壁過程影響的實驗研究,構建了定量描述噴霧撞壁發(fā)展形態(tài)的特征參數(shù),獲得了噴射條件、環(huán)境條件、壁面特性對噴霧撞壁特性的影響規(guī)律。構建了噴霧撞壁過程仿真模型,選擇不同的噴霧撞壁模型得到仿真結果,與實驗結果進行對比,得出了Bai Gosman噴霧撞壁模型的預測精度較高。其次,應用三維仿真軟件AVL FIRE建立了某型增壓中冷柴油機燃燒過程的仿真模型,從缸內流動特性、霧化特性、噴霧撞壁特性、油氣混合特性以及燃燒放熱特性五個方面深入分析了海拔分別在1000m、2000m、3000m、4000m下柴油機缸內燃燒過程進行的內在機制,獲得了高海拔下柴油機動力性下降的內在原因。為了進一步分析噴霧撞壁對燃燒過程的影響機制,本文定義了近壁面區(qū)域,定量分析了近壁面區(qū)域的燃油與氧氣質量分布、油氣混合均勻性以及燃燒放熱規(guī)律。結論表明,海拔4000m下柴油機撞壁燃油質量較多,燃油蒸氣率先觸壁且附壁面積較大,預混燃燒階段放熱量較少。在近壁面區(qū)域,混合氣濃度較高,放熱率峰值較大。最后,以海拔4000m下柴油機燃燒過程為研究對象,從噴霧撞壁特性和燃燒放熱特性兩個角度研究了噴油壓力、噴孔數(shù)與孔徑、噴油定時、油束夾角對柴油機燃燒過程的影響規(guī)律,為提升高海拔環(huán)境下柴油機動力性提供了理論依據(jù)。結果表明,采用小孔徑、多噴孔噴油器,增加油束夾角,使得撞壁燃油質量減少,有利于提高燃燒熱效率。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK421

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