發(fā)布時(shí)間：2017-10-01 10:08

  本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)噴油嘴流固熱耦合模擬研究

  更多相關(guān)文章： 柴油機(jī) 噴嘴 沉積物 結(jié)焦 流固耦合 數(shù)值模擬

【摘要】：本文基于柴油機(jī)噴嘴內(nèi)流動(dòng)和沉積物形成情況的已有研究成果,重點(diǎn)對(duì)噴油結(jié)束后噴孔內(nèi)的燃?xì)獾沽魈匦约皣娮斓臏囟确植奸_展研究,以分析噴嘴內(nèi)沉積物的成因。隨著柴油噴油間隔期的縮短以及多次噴射技術(shù)的逐漸普及,這一研究工程意義重大,有必要深入開展研究。目前,通過實(shí)驗(yàn)方法很難獲取噴嘴內(nèi)外的實(shí)際工作循環(huán)熱力學(xué)參數(shù),所以本文采用CFD手段對(duì)全循環(huán)工作過程柴油機(jī)噴孔內(nèi)流及溫度分布進(jìn)行研究。對(duì)某款柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了BOOST一維性能模型的構(gòu)建,根據(jù)額定性能指標(biāo)矯正模型之后,仿真得到了CFD數(shù)值模擬所需的進(jìn)排氣端口壓力和溫度瞬態(tài)邊界條件及其他相關(guān)參數(shù),為噴嘴流固耦合數(shù)值模擬分析工作的開展打下了基礎(chǔ)。采用多款軟件聯(lián)合開展了柴油機(jī)幾何文件的構(gòu)建及格式轉(zhuǎn)換工作,詳細(xì)論述了模型構(gòu)建過程及導(dǎo)入CFD之前的文件轉(zhuǎn)換過程,論述了文件轉(zhuǎn)換過程的優(yōu)勢(shì)和必要性。本文提出通過將曲面建模、模型文件格式轉(zhuǎn)換、導(dǎo)入CFD幾何文件修補(bǔ)等環(huán)節(jié)分軟件分步處理的方式,可大幅提升復(fù)雜模型開展CFD計(jì)算的前期工作效率。針對(duì)CFD軟件設(shè)定不同區(qū)域邊界及初始計(jì)算條件,設(shè)定了湍流、噴霧、點(diǎn)火和燃燒模型參數(shù)并制定了計(jì)算結(jié)果輸出規(guī)則。開展基于柴油機(jī)工作循環(huán)缸內(nèi)流場(chǎng)的噴嘴沉積物成因分析。在額定功率轉(zhuǎn)速工況開展整個(gè)工作循環(huán)缸內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究,分析缸內(nèi)流場(chǎng)及熱力學(xué)參數(shù)的循環(huán)變動(dòng)特點(diǎn),著重分析噴嘴周圍瞬變高溫高壓的燃?xì)饬鲌?chǎng)流動(dòng)對(duì)噴孔及壓力室內(nèi)區(qū)域的沖擊和熱力學(xué)影響,進(jìn)而開展了由于噴孔射流后燃?xì)獾沽鳑_擊產(chǎn)生的高溫沉積物成因分析�；贑FD軟件的super-cycle流固耦合計(jì)算技術(shù),開展噴嘴缸內(nèi)尖端部分的流固耦合模擬研究。利用內(nèi)燃機(jī)周期性工作特點(diǎn),對(duì)噴嘴耦合系統(tǒng)周期性瞬態(tài)傳熱展開計(jì)算,進(jìn)而得出轉(zhuǎn)矩為最大值時(shí)內(nèi)燃機(jī)整個(gè)工作循環(huán)內(nèi)不同時(shí)刻的耦合溫度分布。分析缸內(nèi)燃?xì)庠谡麄�(gè)工作循環(huán)中對(duì)噴嘴的加熱作用,同時(shí)根據(jù)噴嘴固體內(nèi)部在工作循環(huán)中的溫度分布規(guī)律,分析導(dǎo)致噴嘴內(nèi)外沉積物形成的原因。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 噴嘴 沉積物 結(jié)焦 流固耦合 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK423
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 選題背景及課題來源9-10
• 1.2 柴油機(jī)噴油嘴流固熱耦合模擬的研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 柴油機(jī)噴嘴孔內(nèi)流研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 柴油機(jī)噴嘴沉積物研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 柴油機(jī)噴嘴數(shù)值模擬研究概況13-14
• 1.2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)流固耦合研究概況14-17
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 柴油機(jī)性能模擬及CFD邊界條件的確定19-29
• 2.1 內(nèi)燃機(jī)性能仿真理論基礎(chǔ)19-22
• 2.1.1 缸內(nèi)工作過程基本方程19
• 2.1.2 燃燒模型19-20
• 2.1.3 氣缸及氣道傳熱模型20-21
• 2.1.4 管內(nèi)氣體動(dòng)力學(xué)模型21-22
• 2.2 性能仿真模型建立及參數(shù)設(shè)置22-27
• 2.2.1 柴油機(jī)仿真模型23-24
• 2.2.2 主要參數(shù)設(shè)置24-27
• 2.3 缸內(nèi)數(shù)值模擬邊界條件和初始條件提取27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 缸內(nèi)數(shù)值模型構(gòu)建及計(jì)算前期處理29-48
• 3.1 CONVERGE的計(jì)算文件結(jié)構(gòu)29-32
• 3.2 幾何文件模型的建立32-34
• 3.3 區(qū)域邊界劃分與流固域分配34-39
• 3.3.1 區(qū)域邊界劃分34-36
• 3.3.2 流體與固體區(qū)域的Boundary分配36-38
• 3.3.3 Boundary法線方向的設(shè)置38-39
• 3.4 壓縮比校核及調(diào)整39-40
• 3.5 網(wǎng)格劃分40-43
• 3.5.1 網(wǎng)格切割原理40-41
• 3.5.2 網(wǎng)格控制技術(shù)41-42
• 3.5.3 網(wǎng)格參數(shù)設(shè)定與局部細(xì)化策略42-43
• 3.6 數(shù)值模擬參數(shù)設(shè)定43-45
• 3.7 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局及輸出設(shè)置45-46
• 3.8 本章小結(jié)46-48
• 第4章 基于缸內(nèi)循環(huán)的噴孔氣體倒流模擬分析48-61
• 4.1 數(shù)值模擬基本控制方程49-50
• 4.1.1 質(zhì)量守恒方程49
• 4.1.2 動(dòng)量守恒方程49-50
• 4.1.3 能量守恒方程50
• 4.1.4 組分方程50
• 4.1.5 理想氣體狀態(tài)方程50
• 4.2 三維湍流模型50-52
• 4.2.1 湍流數(shù)值模擬方法51
• 4.2.2 控制方程的離散51-52
• 4.2.3 基于FVM的求解方法52
• 4.3 并行計(jì)算設(shè)置及載荷平衡機(jī)制52-53
• 4.4 速度與精度制衡的數(shù)值模擬策略制定53-54
• 4.5 缸內(nèi)數(shù)值模擬流場(chǎng)分析54-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第5章 基于缸內(nèi)循環(huán)熱力環(huán)境的噴嘴流固耦合傳熱分析61-70
• 5.1 噴嘴流固耦合傳熱分析的必要性61-62
• 5.2 噴嘴流固耦合的熱邊界條件62-64
• 5.3 基于Super-Cycling的流固耦合求解原理64-65
• 5.4 基于Super-Cycling的流固耦合求解設(shè)置65
• 5.5 基于Super-Cycling的噴嘴流固耦合分析65-69
• 5.6 本章小結(jié)69-70
• 第6章 全文總結(jié)與研究展望70-73
• 6.1 全文總結(jié)70-71
• 6.2 研究展望71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果78

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