本文關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)性能多學(xué)科優(yōu)化模擬研究

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【摘要】：內(nèi)燃機(jī)由于體積小、動(dòng)力好、效率高等優(yōu)點(diǎn),已成為當(dāng)今世界最受歡迎的動(dòng)力裝置,被廣泛應(yīng)用于汽車、化工、航空等領(lǐng)域。對內(nèi)燃機(jī)燃燒、排放等性能的研究具有非常重要的意義。本文主要以一四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)為研究對象,利用AVL Fire軟件模擬研究了內(nèi)燃機(jī)瞬態(tài)工作過程并對性能進(jìn)行分析,主要內(nèi)容如下:(1)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)參數(shù),建立內(nèi)燃機(jī)簡化的幾何模型,對其進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格劃分,確定計(jì)算初始值,設(shè)置合適的邊界條件及物理模型,并對相應(yīng)模型進(jìn)行了考核,誤差均不超過3%,驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的可信性,并分析了壓力場、溫度場及污染物排放等分布規(guī)律得出:最大爆發(fā)壓力出現(xiàn)在368oCA左右,約為16.5MPa,缸內(nèi)最大平均溫度約為1853K,在492oCA排氣門打開時(shí),NOx質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.73×10-3,Soot質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.51×10-5。(2)增大初始壓力,對缸內(nèi)污染物及動(dòng)力性能都有很好的影響。隨著初始壓力由0.15MPa增大到0.35MPa,缸內(nèi)爆發(fā)壓力增大,最高溫度降低,NOx最終質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.00361降低到0.00204,Soot最終質(zhì)量分?jǐn)?shù)則由3.74×10-5降低到9.0×10-6,單缸循環(huán)指示功則由從520.54J增加到563.74J;隨著噴油提前角增大,缸內(nèi)爆發(fā)壓力、最高溫度及NOx最終質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,Soot最終質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低,單缸循環(huán)指示功在15oCABTDC時(shí)有最大值555.04J;增大渦流比可以降低缸內(nèi)最大平均溫度,隨著渦流比由0.5增大到3.5時(shí),單缸循環(huán)指示功則由562.8J降低到546.0J,在渦流比為3.5時(shí),缸內(nèi)NOx質(zhì)量分?jǐn)?shù)有最小值2.65×10-3。(3)隨著燃燒室Sc(燃燒室形狀)值由3.5增大到6.5時(shí),內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)性能變化較大,在Sc=4.5缸內(nèi)有最高溫度,Sc為4.5和5.5時(shí)缸內(nèi)Soot質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低分別為1.5×10-5和1.6×10-5,在Sc為5.5時(shí)NOx平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)有最小值2.73×10-3,單缸循環(huán)指示功有最大值566.79J;燃燒室偏心距的增大對內(nèi)燃機(jī)排放、動(dòng)力等性能有重要影響,隨著偏心距由0mm增大到8mm,缸內(nèi)最大湍動(dòng)能逐漸降低,在偏心距為4mm時(shí),缸內(nèi)Soot有最低質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.12×10-5,且單缸循環(huán)功有最大值562.67J。(4)利用Isight優(yōu)化平臺集成AVL Fire軟件,搭建合適的多學(xué)科優(yōu)化平臺,優(yōu)化最佳噴油參數(shù):以噴油持續(xù)期和噴油夾角為自變量,以最高爆發(fā)壓力為約束條件,以NOx和Soot總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行多學(xué)科優(yōu)化,得出在噴油夾角為151o,噴油終止角為373oCA時(shí),目標(biāo)函數(shù)取得最小值。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK401

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本文編號：1299571