本文關(guān)鍵詞：基于響應面法的柴油機分區(qū)燃燒系統(tǒng)多參數(shù)多目標優(yōu)化研究

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【摘要】：為了在較低成本下,采用較為簡單的技術(shù),改善柴油機噴霧空間分布,提高缸內(nèi)空氣利用率,加強燃燒室內(nèi)的氣流運動,從而優(yōu)化缸內(nèi)燃燒,滿足排放標準。本文提出了帶雙ω燃燒室的分區(qū)燃燒系統(tǒng),并基于ZS1100M型柴油機對該燃燒系統(tǒng)進行了初步性能試驗及模擬計算。在此基礎(chǔ)上利用響應面法對燃燒系統(tǒng)展開多參數(shù)、多目標的優(yōu)化研究。全文研究工作主要包括:(1)設計并加工了帶雙ω型燃燒室活塞和具有雙排噴孔的噴油嘴,開展不同幾何形狀雙ω型燃燒室、不同噴孔分布下雙排噴孔對分區(qū)燃燒系統(tǒng)油耗與排放性能影響的試驗研究。在試驗的基礎(chǔ)上,利用AVL FIRE軟件建立可靠的數(shù)值計算模型,完成雙ω燃燒室匹配單排噴孔、雙ω燃燒室匹配雙排噴孔、原機燃燒室匹配單排噴孔下的缸內(nèi)噴霧、混合氣形成和燃燒過程的對比研究。試驗與模擬的結(jié)果都表明雙ω燃燒室的幾何形狀對分區(qū)燃燒系統(tǒng)的油耗與排放性能有較大的影響。當噴油壓力較小時,采用雙排噴孔會在高負荷下會出現(xiàn)不同程度的燃燒惡化現(xiàn)象。(2)以燃燒指示功率(kW)、NO比排放(g/kW·h)、碳煙比排放(g/kW·h)為評價指標值考查分區(qū)燃燒系統(tǒng)的燃燒與排放性能。在原機噴油壓力情況下,首先利用正交設計研究采用單排噴孔時,雙ω燃燒室結(jié)構(gòu)、噴油夾角、噴油始點、渦流比4個因子對指標值的影響,利用方差與極差分析篩選燃燒室結(jié)構(gòu)、噴油夾角的優(yōu)選方案。然后利用響應面法對噴油始點、渦流比進行二次響應面研究,優(yōu)選出因子組合。研究發(fā)現(xiàn)噴油夾角在130°有較好燃燒與排放性能。渦流比在1.6附近燃燒指示功率最大。渦流比對碳煙排放的影響比噴油始點要明顯得多。(3)提高噴油壓力,首先在12°CA噴油持續(xù)期下,利用正交設計,研究雙排噴孔匹配雙ω燃燒室時,雙ω燃燒室結(jié)構(gòu)、噴油始點、噴孔結(jié)構(gòu)、上排噴孔夾角、下排噴孔夾角5個因子對指標值的影響。利用響應面法首先計算出上、下排噴孔夾角的優(yōu)選組合。然后再對噴油持續(xù)期、噴油始點與渦流比建立三因子二次響應面函數(shù),并分別對不同渦流比、不同噴油持續(xù)期下的分區(qū)燃燒系統(tǒng)進行響應面對比研究、優(yōu)選因子組合。然后仍在12°CA噴油持續(xù)期下,對采用雙排噴孔的57型雙ω燃燒室與原機燃燒室進行噴油始點、渦流比響應面對比研究、并優(yōu)選因子組合。最后從多方面將全文共10組優(yōu)選方案進行篩選分析,完成多目標值下ZS1100M型柴油機分區(qū)燃燒系統(tǒng)的多參數(shù)優(yōu)化研究。
【關(guān)鍵詞】：柴油機 分區(qū)燃燒系統(tǒng) 雙ω燃燒室 雙排噴孔 響應面 指示功率 比排放
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK423
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 選題背景及意義12
• 1.2 柴油機尾氣排放與法規(guī)12-14
• 1.2.1 柴油機排放物12-13
• 1.2.2 非道路用柴油機排放法規(guī)13-14
• 1.3 柴油機凈化措施與升級14-15
• 1.3.1 凈化措施14-15
• 1.3.2 非道路用柴油機升級路線15
• 1.4 試驗設計與分析15-17
• 1.4.1 試驗設計15-16
• 1.4.2 響應面法16-17
• 1.4.3 響應面法的應用17
• 1.5 本文研究內(nèi)容17-19
• 第二章 分區(qū)燃燒系統(tǒng)試驗與數(shù)值研究19-38
• 2.1 分區(qū)燃燒系統(tǒng)的提出19-20
• 2.2 試驗裝置及試驗方案20-24
• 2.2.1 試驗裝置介紹20-21
• 2.2.2 燃燒室結(jié)構(gòu)設計21-22
• 2.2.3 噴嘴結(jié)構(gòu)設計22-24
• 2.3 分區(qū)燃燒系統(tǒng)的試驗研究24-27
• 2.3.1 單排噴孔匹配雙 ω 燃燒室24-25
• 2.3.2 雙排噴孔匹配原機燃燒室25-26
• 2.3.3 雙排噴孔匹配雙 ω 燃燒室26-27
• 2.4 計算模型與邊界條件27-30
• 2.4.1 數(shù)學模型27-28
• 2.4.2 幾何模型28-29
• 2.4.3 邊界條件29
• 2.4.4 缸壓與放熱率驗證29-30
• 2.5 分區(qū)燃燒系統(tǒng)的仿真研究30-36
• 2.5.1 噴霧燃燒耦合計算30-31
• 2.5.2 缸內(nèi)速度場分析31-32
• 2.5.3 缸內(nèi)當量比場分析32-33
• 2.5.4 缸內(nèi)溫度場分析33-34
• 2.5.5 燃燒系統(tǒng)性能與排放分析34-36
• 2.6 本章小結(jié)36-38
• 第三章 單排噴孔下多參數(shù)優(yōu)化研究38-62
• 3.1 指標值與因子的選取38-41
• 3.1.1 指標值的選取38-39
• 3.1.2 因子的選取39-41
• 3.2 正交試驗設計及分析41-51
• 3.2.1 正交試驗設計41-42
• 3.2.2 極差分析42-47
• 3.2.3 方差分析47-49
• 3.2.4 噴油夾角與燃燒室匹配49-51
• 3.3 響應面設計與分析51-61
• 3.3.1 響應面設計51-53
• 3.3.2 響應面函數(shù)驗證53-55
• 3.3.3 響應面分析55-57
• 3.3.4 尋優(yōu)分析57-61
• 3.4 本章小結(jié)61-62
• 第四章 雙排噴孔下的多參數(shù)優(yōu)化研究62-89
• 4.1 正交設計分析62-68
• 4.1.1 因子選取與正交設計62-64
• 4.1.2 極差分析64-67
• 4.1.3 方差分析67-68
• 4.2 噴孔夾角的響應面設計分析68-72
• 4.2.1 噴孔夾角響應面設計68-70
• 4.2.2 響應面函數(shù)驗證70-71
• 4.2.3 響應面分析71-72
• 4.3 噴油壓力、噴油始點與渦流比的響應面設計分析72-79
• 4.3.1 響應面設計72-74
• 4.3.2 不同渦流比響應面研究74-75
• 4.3.3 不同噴油持續(xù)期響應面研究75-79
• 4.4 不同燃燒室結(jié)構(gòu)響應面設計分析79-83
• 4.4.1 不同燃燒室結(jié)構(gòu)響應面設計79-80
• 4.4.2 不同燃燒室結(jié)構(gòu)響應面研究80-83
• 4.5 尋優(yōu)分析83-88
• 4.5.1 方案優(yōu)選83-85
• 4.5.2 優(yōu)化方案分析85-88
• 4.6 本章小結(jié)88-89
• 第五章 總結(jié)與展望89-91
• 5.1 全文工作總結(jié)89-90
• 5.2 不足與展望90-91
• 參考文獻91-95
• 致謝95-96
• 在學期間發(fā)表的學術(shù)論文及其科研成果96
• 參加的科研項目96

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