本文關(guān)鍵詞：進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)對(duì)直噴汽油機(jī)混合氣形成影響的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：缸內(nèi)直噴汽油機(jī)(GDI)相較于傳統(tǒng)進(jìn)氣道噴射汽油機(jī)在燃油經(jīng)濟(jì)性上具有明顯的優(yōu)勢(shì),結(jié)合渦輪增壓、可變氣門(mén)正時(shí)、廢氣再循環(huán)等先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),GDI技術(shù)的應(yīng)用空間更廣闊,被認(rèn)為是未來(lái)汽油機(jī)發(fā)展的主要方向。本文采用AVL-FIRE軟件對(duì)不同結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣道進(jìn)行進(jìn)氣道穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)的CFD模擬,以及對(duì)帶有不同結(jié)構(gòu)進(jìn)氣道的直噴汽油機(jī)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)工作過(guò)程的模擬,研究了進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)對(duì)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)混合氣形成過(guò)程的影響,為GDI發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。首先本文依據(jù)某GDI發(fā)動(dòng)機(jī)三維計(jì)算模型完成了數(shù)值模擬結(jié)果的網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證,確定本文后續(xù)計(jì)算網(wǎng)格的尺寸為0.25mm-2mm。對(duì)定容彈噴霧試驗(yàn)和GDI發(fā)動(dòng)機(jī)高速WOT工況下發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,通過(guò)對(duì)比數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了噴霧模型、燃燒模型等計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。接著本文通過(guò)改變進(jìn)氣道進(jìn)口面面積和進(jìn)氣道喉口面面積設(shè)計(jì)了四種不同結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣道并進(jìn)行了進(jìn)氣道穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)的三維CFD數(shù)值模擬。為了驗(yàn)證數(shù)值模擬的可靠性,筆者對(duì)其中的Case1進(jìn)行了進(jìn)氣道穩(wěn)態(tài)試驗(yàn),并將模擬所得進(jìn)氣道流量系數(shù)與試驗(yàn)所得流量系數(shù)進(jìn)行對(duì)比,最大相對(duì)誤差為4.70%,仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果能較好吻合。通過(guò)對(duì)比分析進(jìn)氣道穩(wěn)流試驗(yàn)的CFD模擬結(jié)果,發(fā)現(xiàn)增大進(jìn)氣道喉口面面積和增大進(jìn)氣道進(jìn)口面面積能夠提高進(jìn)氣道流量系數(shù),減小進(jìn)氣道喉口面面積和減小進(jìn)氣道的進(jìn)口面積能提高進(jìn)氣道的滾流比。然后建立了帶四種不同結(jié)構(gòu)進(jìn)氣道的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)模型,并對(duì)高速WOT工況的發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程進(jìn)行了瞬態(tài)三維CFD數(shù)值模擬分析。發(fā)現(xiàn)四種進(jìn)氣道在增壓條件下進(jìn)氣量基本一致,可以認(rèn)為對(duì)于增壓直噴汽油機(jī)來(lái)說(shuō),進(jìn)氣道的流量系數(shù)對(duì)于進(jìn)氣量的影響較小。減小喉口面面積能夠增大缸內(nèi)的滾流比,減小進(jìn)氣道的進(jìn)口面面積也能提高進(jìn)氣道的滾流比,但在增壓直噴汽油機(jī)高速WOT工況下,這種提高并不明顯。缸內(nèi)滾流比越大,缸內(nèi)流動(dòng)的湍動(dòng)能強(qiáng)度越大,越有利于形成均勻的混合氣,但對(duì)應(yīng)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒性能和排放性能并非最佳。因?yàn)闈L流比和湍動(dòng)能的大小更多的是直接影響到混合氣的均勻度,而燃燒和排放性能與點(diǎn)火時(shí)刻缸內(nèi)混合氣濃度的分布聯(lián)系緊密。
【關(guān)鍵詞】：GDI 進(jìn)氣道結(jié)構(gòu) 氣道穩(wěn)流模擬 滾流比 混合氣
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK411
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 縮略詞8-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程10-13
• 1.3 課題國(guó)內(nèi)外研究狀況13-15
• 1.3.1 進(jìn)氣道CFD模擬國(guó)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 進(jìn)氣道CFD模擬國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容15-17
• 2 數(shù)值模擬基礎(chǔ)17-29
• 2.1 流體動(dòng)力學(xué)基本控制方程組17-18
• 2.2 湍流流動(dòng)模型18-20
• 2.3 噴霧模型20-23
• 2.4 湍流燃燒模型23-24
• 2.5 排放模型24-25
• 2.6 數(shù)值計(jì)算方法25-27
• 2.7 本章小結(jié)27-29
• 3 計(jì)算模型的建立及可靠性驗(yàn)證29-37
• 3.1 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證29-33
• 3.1.1 網(wǎng)格的建立30
• 3.1.2 初始條件和邊界條件30-32
• 3.1.3 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證32-33
• 3.2 噴霧模型的驗(yàn)證33-34
• 3.3 燃燒模型驗(yàn)證34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-37
• 4 不同結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣道穩(wěn)流試驗(yàn)的CFD模擬分析37-49
• 4.1 不同結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣道穩(wěn)流試驗(yàn)CFD模擬分析37-47
• 4.1.1 不同結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣道設(shè)計(jì)37-38
• 4.1.2 Case1進(jìn)氣道穩(wěn)流試驗(yàn)38-39
• 4.1.3 Case1進(jìn)氣道穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)的CFD模擬39-41
• 4.1.4 不同結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣道穩(wěn)流試驗(yàn)CFD模擬分析41-47
• 4.2 本章小結(jié)47-49
• 5 不同進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)對(duì)混合氣形成影響的瞬態(tài)模擬分析49-65
• 5.1 進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)對(duì)混合氣形成的影響49-57
• 5.1.1 進(jìn)氣量和滾流比的對(duì)比分析49-51
• 5.1.2 進(jìn)氣道及缸內(nèi)流場(chǎng)分析51-53
• 5.1.3 混合氣形成過(guò)程分析53-57
• 5.2 進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)對(duì)燃燒及排放的影響57-62
• 5.2.1 燃燒性能的對(duì)比分析57-59
• 5.2.2 排放性能的對(duì)比分析59-62
• 5.3 本章小結(jié)62-65
• 6 全文總結(jié)和展望65-67
• 6.1 本文主要工作內(nèi)容與研究結(jié)論65-66
• 6.2 本文研究的不足及工作展望66-67
• 致謝67-69
• 參考文獻(xiàn)69-75
• 附錄75
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間已完成的學(xué)術(shù)論文情況75
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的項(xiàng)目目錄75

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 盧勇;裴普成;晁鵬翔;;新型缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)滾流燃燒室設(shè)計(jì)與研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2012年11期

2 張超;許濤;姚煒;;某型汽油機(jī)進(jìn)氣道流動(dòng)數(shù)值分析[J];汽車(chē)工程師;2012年07期

3 劉偉;張力;;4氣門(mén)汽油機(jī)進(jìn)氣道及缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的三維數(shù)值模擬研究[J];汽車(chē)工程學(xué)報(bào);2012年03期

4 范錢(qián)旺;陳以川;胡宗杰;吳志軍;李理光;;不同氣道傾角的直噴式汽油機(jī)進(jìn)氣道氣流特性的試驗(yàn)研究[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2011年06期

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6 張小矛;高衛(wèi)民;辛軍;錢(qián)承炬;平銀生;陳明;倪計(jì)民;張萬(wàn)平;;進(jìn)氣道對(duì)缸內(nèi)直噴增壓汽油機(jī)性能的影響[J];內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào);2011年04期

7 夏興蘭;陳大陸;王勝利;;內(nèi)燃機(jī)氣道性能的評(píng)價(jià)方法[J];現(xiàn)代車(chē)用動(dòng)力;2007年02期

8 周玉明;胡健麗;劉家全;;缸內(nèi)汽油直噴稀薄燃燒技術(shù)[J];內(nèi)燃機(jī);2006年04期

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 白云龍;直噴汽油機(jī)分層當(dāng)量比混合氣及廢氣稀釋燃燒模式的研究[D];清華大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：949982