本文關(guān)鍵詞：柴油機缸內(nèi)燃燒數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著能源和環(huán)境問題的日益嚴重，節(jié)約能源、保護環(huán)境在全社會已經(jīng)形成共識。而柴油是由石油提煉而來的，所以為了節(jié)約石油資源，世界各國對柴油機的燃燒與排放等各方面的規(guī)定都更加嚴格。這就需要我們深入研究燃燒與排放問題。研究柴油機燃燒與排放的方法主要有實驗法與數(shù)值模擬法兩種，它們各有所長，本論文采用第二種方法對柴油機進行燃燒過程數(shù)值模擬研究。 本文運用FIRE軟件建立柴油機燃燒的計算模型，然后設(shè)置合理的邊界條件、初始條件以及選擇合理數(shù)學(xué)模型，對從進氣門關(guān)閉到排氣門打開的過程進行模擬計算，通過對比實驗與仿真數(shù)據(jù)進行了模型的校核與驗證，并對額定工況（2500r/min）下的熱力參數(shù)與物理場進行研究。結(jié)果表明：在367°CA壓力到最大值17.34MPa；376°CA平均溫度達到最大值1888K；410°CA時NOx質(zhì)量分數(shù)達到最大值1.45×10-5，此后基本保持不變。碳煙是邊生成邊氧化的，在364.9°CA附近其質(zhì)量分數(shù)達到最大值3.365×10-5，然后慢慢減少；同時從溫度場可以看出，在上止點附近358°CA，由于缸內(nèi)壓力升高率特別大，所以溫度升高也特別快；隨著燃燒強度降低，缸內(nèi)溫度逐漸降低。 在此基礎(chǔ)上，本論文研究了噴霧錐角對燃燒的影響。它主要影響油束在缸內(nèi)的貫穿部位和油滴顆粒發(fā)生碰壁的位置，如果噴霧錐角過小會使得油霧在燃燒室凹坑處大量累積，對燃油的擴散和混合不利；適當(dāng)增大噴霧錐角會使燃油沿著燃燒室的凹坑壁面移動，使它與更多空氣接觸并互相作用，促進燃油和空氣的混合。 此外，還研究了噴油提前角對燃燒的影響。結(jié)果表明：減小提前角，放熱率曲線會整體往后移動并且其峰值會減�。辉龃筇崆敖�，缸內(nèi)燃燒起點提前，缸內(nèi)最大壓力、壓力升高率、最高溫度明顯變大，，同時NOx生成也表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，并得出當(dāng)提前角從5°CA提前到9°CA時，NOx的質(zhì)量分數(shù)也從1.1×10-5增加到1.9×10-5的結(jié)論。所以適當(dāng)?shù)販p小提前角能夠避免柴油機粗暴工作、減小燃燒噪聲和NOx的生成量，但是隨著提前角的減小，Soot排放會增加。當(dāng)提前角不同時，同一曲軸轉(zhuǎn)角處缸內(nèi)濃度場有明顯的差異，并在一定的范圍內(nèi)，增大提前角，著火時會有更多的均勻混合氣。
【關(guān)鍵詞】：柴油機 燃燒過程 數(shù)值模擬 噴霧錐角 噴油提前角
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK421
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-18
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外內(nèi)燃機燃燒模擬研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 內(nèi)燃機數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 內(nèi)燃機燃燒模型研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 內(nèi)燃機數(shù)值模擬軟件的國內(nèi)外現(xiàn)狀15-16
• 1.3 FIRE 軟件介紹16
• 1.4 本文主要工作內(nèi)容16-18
• 2 柴油機缸內(nèi)燃燒數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)18-31
• 2.1 基本控制方程18-19
• 2.2 缸內(nèi)湍流運動模型19-21
• 2.3 缸內(nèi)燃燒相關(guān)模型21-22
• 2.3.1 著火模型21-22
• 2.3.2 燃燒模型22
• 2.4 噴霧模型分析22-27
• 2.4.1 離散液滴模型基本方程23-24
• 2.4.2 破碎模型24-25
• 2.4.3 碰壁模型25-27
• 2.4.4 液滴蒸發(fā)模型27
• 2.5 排放物模型27-29
• 2.5.1 氮氧化物生成模型27-28
• 2.5.2 碳煙生成模型28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-31
• 3 缸內(nèi)燃燒過程仿真建模31-40
• 3.1 幾何模型的建立31-32
• 3.2 計算網(wǎng)格劃分32-35
• 3.2.1 燃燒室網(wǎng)格的劃分32-33
• 3.2.2 氣缸動網(wǎng)格的生成33-35
• 3.3 計算初始參數(shù)和邊界條件35-38
• 3.3.1 初始條件35-37
• 3.3.2 邊界條件37
• 3.3.3 子模型的選取37-38
• 3.3.4 松弛因子設(shè)置38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 4 模型的驗證及分析結(jié)果40-47
• 4.1 模型的驗證40-41
• 4.2 分析計算結(jié)果41-46
• 4.2.1 熱力參數(shù)的計算與分析41-44
• 4.2.2 缸內(nèi)溫度場計算及分析44-46
• 4.3 本章小結(jié)46-47
• 5 燃燒過程影響因素分析47-56
• 5.1 噴霧錐角對燃燒的影響47-50
• 5.2 噴油提前角對燃燒的影響50-55
• 5.2.1 噴油提前角對燃燒放熱率的影響51
• 5.2.2 噴油提前角對缸內(nèi)平均壓力、平均溫度的影響51-52
• 5.2.3 噴油提前角對排放特性的影響52-53
• 5.2.4 噴油提前角對缸內(nèi)濃度場的影響53-55
• 5.3 本章小結(jié)55-56
• 6 總結(jié)與展望56-58
• 6.1 總結(jié)56
• 6.2 展望56-58
• 參考文獻58-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文61-62
• 致謝62-63

【參考文獻】

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本文編號：315781