【摘要】：隨著計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)日益顯著的作用,發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的數(shù)值模擬技術(shù)得到了快速的發(fā)展。然而CFD方法計(jì)算成本高、計(jì)算時(shí)效差,化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)(CRN)方法是另外一種常用的高效預(yù)測(cè)方法。該方法計(jì)算時(shí)效高,同時(shí)可以采用詳細(xì)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行污染物排放的預(yù)測(cè),因而對(duì)污染物排放的預(yù)測(cè)更為準(zhǔn)確。為了快速準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)不同工況下燃燒室的性能,本文在常規(guī)CRN的基礎(chǔ)上提出了一種提高預(yù)測(cè)精度的CRN模型方法。首先,本文通過(guò)研究化學(xué)反應(yīng)器模型,構(gòu)建含有湍流特征和幾何特征的化學(xué)反應(yīng)器并開(kāi)發(fā)燃燒室高精度預(yù)測(cè)模擬軟件,采用有限個(gè)數(shù)的反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)燃燒室排放性能進(jìn)行高精度預(yù)測(cè)模擬。本文開(kāi)發(fā)了一種燃燒室高精度預(yù)測(cè)程序,使用C#語(yǔ)言,該程序可以對(duì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理及熱力學(xué)文件進(jìn)行解析、計(jì)算化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等。模擬燃燒過(guò)程所用的燃燒器模型包括PSR和PaSR。其次基于數(shù)值模擬方法,分析發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)部的燃燒特征,根據(jù)其模擬出來(lái)的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)結(jié)果將燃燒室劃分為幾個(gè)區(qū)域,設(shè)置該區(qū)域溫度、反應(yīng)區(qū)體積、壓力等特征參數(shù)并用合適的化學(xué)反應(yīng)器來(lái)模擬,建立CRN模型。利用初步構(gòu)建的CRN模型對(duì)燃燒室進(jìn)行模擬,并考慮回流作用以及PaSR反應(yīng)器對(duì)模擬結(jié)果的影響。根據(jù)不同工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以CRN模擬計(jì)算燃燒室出口溫度、氮氧化物排放量為原則,利用遺傳算法對(duì)各個(gè)反應(yīng)器的幾何特征進(jìn)行優(yōu)化,得出了在不同的工況下,各個(gè)反應(yīng)器體積的大小。通過(guò)曲線擬合,找到進(jìn)口參數(shù)與每個(gè)反應(yīng)器體積之間的關(guān)系。最后利用上述方法分別對(duì)SPRF燃燒室和LPP燃燒室進(jìn)行應(yīng)用,可以看出經(jīng)過(guò)固定參數(shù)優(yōu)化后的化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模擬獲得的燃燒室出口溫度及氮氧化物的排放量與實(shí)驗(yàn)值較為吻合,說(shuō)明利用該方法優(yōu)化的化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)是合理的。利用參數(shù)化優(yōu)化建立燃燒室入口參數(shù)與反應(yīng)器參數(shù)之間的擬合關(guān)系式并進(jìn)行驗(yàn)證,得出在驗(yàn)證工況下通過(guò)擬合的關(guān)系式能夠高精度預(yù)測(cè)出燃燒室性能,說(shuō)明擬合的關(guān)系式具有適用性與可靠性。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK473
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文明了在使用成熟的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理時(shí)，CRN 網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合。但文章沒(méi)有將此機(jī)理應(yīng)用到其他工況下中進(jìn)行進(jìn)一步檢驗(yàn)。

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文明了在使用成熟的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理時(shí)，CRN 網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合。但文章沒(méi)有將此機(jī)理應(yīng)用到其他工況下中進(jìn)行進(jìn)一步檢驗(yàn)。

圖 1. 3 某貧油預(yù)混燃燒室的溫度分布[17]化模型 (b)詳細(xì)模型圖 1. 4 某貧油預(yù)混燃燒室化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型[17]so 等人研究了 ARI100 燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的流動(dòng)特性，如圖計(jì)算，利用化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)燃燒室污染物排放進(jìn)不同的復(fù)雜詳細(xì)機(jī)理進(jìn)行模擬，估算了在不同計(jì)算工況了在不同壓力下以及使用不同燃料時(shí)污染物排放特性。較，結(jié)果證明在各種不同的工況下，兩者較為吻合。但與實(shí)驗(yàn)值相差較大，因此論文將對(duì)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)一

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本文編號(hào)：2766433