發(fā)布時(shí)間：2020-08-28 15:09

　　 小型航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)憑借其體積小、升功率氋和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)在通用航空乃至軍用航空領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。早期的小型航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)多以汽油為燃料,但汽油易燃,儲(chǔ)運(yùn)過程安全隱患大;而航空重油(指輕質(zhì)柴油或航空煤油)揮發(fā)性低于汽油,閃點(diǎn)高,安全性好,滿足軍用燃料一體化要求。重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)以壓燃為主,但其要求高壓縮比,導(dǎo)致體積和重量較大,功重比低,對(duì)于小型航空領(lǐng)域而言,降低了實(shí)用性和靈活性,因此火花點(diǎn)燃將成為重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)未來的發(fā)展路線。由于燃料理化特性差異較大,重油和汽油的點(diǎn)燃燃燒特性不同,重油更高的爆震傾向極大地限制了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率提升。本文基于一臺(tái)四沖程缸內(nèi)直噴(GDI)汽油機(jī)的臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù),建立CFD三維仿真模型,采用大渦模擬(LES)開展了航空重油點(diǎn)燃式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的仿真研究,通過優(yōu)化燃燒過程的控制參數(shù),實(shí)現(xiàn)航空重油在點(diǎn)燃式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中的爆震控制。主要研究?jī)?nèi)容與成果包括:(1)建立定容彈CFD三維仿真模型,研究了六孔汽油直噴噴油器在定容彈中的噴霧形態(tài)和貫穿距,基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了噴霧模型的有效性;(2)建立發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣與燃燒系統(tǒng)CFD三維仿真模型,利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了模型標(biāo)定,研究了柴油和汽油的點(diǎn)燃燃燒特性及爆震,結(jié)果表明柴油燃燒反應(yīng)速率比汽油慢,爆震傾向明顯大于汽油;(3)研究了不同控制參數(shù)對(duì)重油點(diǎn)燃式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性及爆震的影響,結(jié)果表明:在保證動(dòng)力性的前提下,推遲點(diǎn)火對(duì)爆震的抑制作用有限;在濃度極限內(nèi)稀混合氣抑制爆震的效果比濃混合氣好,但對(duì)動(dòng)力性能的影響更大;推遲噴油能抑制爆震,但會(huì)使動(dòng)力性能下降;適當(dāng)?shù)亩螄娚淠軌蛴行б种票?同時(shí)也能獲得良好的動(dòng)力性能;(4)各控制參數(shù)對(duì)重油點(diǎn)燃燃燒特性和動(dòng)力性能的影響大小依次為:噴油時(shí)刻點(diǎn)火時(shí)刻當(dāng)量比二次噴射;對(duì)爆震傾向的影響大小依次為:噴油時(shí)刻二次噴射點(diǎn)火時(shí)刻當(dāng)量比。單獨(dú)采用推遲點(diǎn)火或當(dāng)量比的控制策略無法同時(shí)兼顧正常燃燒和動(dòng)力性能;適當(dāng)?shù)膰娪蜁r(shí)刻能使爆震傾向減小,同時(shí)又保證良好的動(dòng)力性能;利用適當(dāng)?shù)亩螄娚洳呗阅苓_(dá)到正常的燃燒狀態(tài)及動(dòng)力輸出。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V234.1
【部分圖文】：

LIMBACH-L2400ATX和ROTAX914發(fā)動(dòng)機(jī)小型航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)憑借其低油耗、長(zhǎng)航時(shí)、高功重比和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)被

爆震的自燃理論

CFD仿真計(jì)算流程圖

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本文編號(hào)：2807737