本文關(guān)鍵詞：光學(xué)汽油機(jī)燃燒過程模擬與試驗(yàn)研究

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【摘要】：汽油機(jī)作為汽車的心臟,是汽車的動(dòng)力來源,其存在的重要意義毋庸置疑,它的健康發(fā)展推動(dòng)著整個(gè)汽車行業(yè)的進(jìn)步。汽油機(jī)的缸內(nèi)燃燒過程復(fù)雜多變,因此對(duì)汽油機(jī)的測試工作受到研究者們的重視。可視化技術(shù)是目前研究汽油機(jī)內(nèi)部燃燒最有效的試驗(yàn)方法。通過對(duì)原汽油機(jī)進(jìn)行改造,在缸體內(nèi)部加裝可視化窗口,通過激光照射對(duì)缸內(nèi)燃燒進(jìn)行探測是最常用的手段。但是,為達(dá)到汽油機(jī)內(nèi)部可視化的目的對(duì)汽油機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量改造,其不可避免的會(huì)影響到原汽油機(jī)的工作性能。因此,本文便利用AVL FIRE軟件對(duì)傳統(tǒng)汽油機(jī)和光學(xué)汽油機(jī)進(jìn)行模擬比較,比較光學(xué)汽油機(jī)與傳統(tǒng)汽油機(jī)的區(qū)別,進(jìn)而驗(yàn)證光學(xué)實(shí)驗(yàn)的合理性。本文以奔騰B70汽油機(jī)為原型,將其改裝成光學(xué)汽油機(jī),將原汽油機(jī)活塞、缸體、缸套加長,并在加長活塞內(nèi)部安置45°反射鏡,以便激光線光源在汽油機(jī)缸體內(nèi)的傳輸及輸出,盡可能的對(duì)缸內(nèi)燃燒進(jìn)行觀察。分析了數(shù)值模擬的原理,搭建了汽油機(jī)進(jìn)排氣道及燃燒室的模型,為之后的數(shù)值模擬計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。利用AVL FIRE軟件模擬原汽油機(jī)與光學(xué)汽油機(jī)的缸內(nèi)溫度場、速度場及濃度場的分布,還分析了光學(xué)汽油機(jī)內(nèi)NO濃度場的分布。本文主要是通過對(duì)汽油機(jī)缸內(nèi)溫度場、速度場以及濃度場的分析得出不同轉(zhuǎn)速下的光學(xué)汽油機(jī)燃燒擴(kuò)散及混合氣的混合情況。當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)混合氣的形成時(shí)間縮短,燃燒擴(kuò)散速度及范圍升高,會(huì)導(dǎo)致燃燒室內(nèi)整體溫度增加。光學(xué)汽油機(jī)由于受活塞頂部凹坑的影響,混合氣在凹坑附近的濃度相對(duì)較多,因此凹坑附近的溫度比原汽油機(jī)有所提高。光學(xué)汽油機(jī)活塞頂部凹坑使得缸內(nèi)流動(dòng)加劇,凹坑內(nèi)會(huì)形成滾流現(xiàn)象,使得燃燒室內(nèi)燃油在凹坑附近速度偏高,但由于凹坑所占比例很小,對(duì)整體的缸內(nèi)速度場分布影響不大。光學(xué)汽油機(jī)活塞頂部凹坑處滾流現(xiàn)象使得其濃度較高,由于活塞下行時(shí)缸內(nèi)擠流加強(qiáng)使燃油向排氣門側(cè)濃度分布增多。光學(xué)汽油機(jī)燃燒過程中NO生成與傳統(tǒng)汽油機(jī)相同,均在高溫階段產(chǎn)生。又由于光學(xué)汽油機(jī)中有凹坑的存在,凹坑處NO濃度偏高,使得缸內(nèi)的NO濃度整體分布情況略有不同。
【關(guān)鍵詞】：AVL FIRE 光學(xué)汽油機(jī) 數(shù)值模擬 轉(zhuǎn)速 燃燒
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U464.171
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景10-13
• 1.2 CFD數(shù)值模擬方法13-14
• 1.3 數(shù)值模擬的國內(nèi)外現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 數(shù)值模擬的國外現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 數(shù)值模擬的國內(nèi)現(xiàn)狀15-16
• 1.4 AVL FIRE軟件16-17
• 1.5 光學(xué)汽油機(jī)研究現(xiàn)狀17
• 1.6 本文研究的主要內(nèi)容17-20
• 第2章 缸內(nèi)燃燒過程數(shù)值模擬理論20-34
• 2.1 數(shù)值模擬的求解過程20-22
• 2.2 流體動(dòng)力學(xué)控制方程22-24
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程22
• 2.2.2 動(dòng)量守恒方程22-23
• 2.2.3 能量守恒方程23-24
• 2.3 流場計(jì)算方法24-26
• 2.4 有限體積法26-27
• 2.5 湍流模型27-28
• 2.6 排放物模型28-32
• 2.6.1 NOX生成機(jī)理28-30
• 2.6.2 碳煙生成模型30-32
• 2.7 本章小結(jié)32-34
• 第3章 光學(xué)汽油機(jī)改造及光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建34-44
• 3.1 光學(xué)汽油機(jī)主體34-37
• 3.1.1 光學(xué)通路35-36
• 3.1.2 光學(xué)汽油機(jī)改造36-37
• 3.2 光學(xué)汽油機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)與制造37-41
• 3.3 光學(xué)測量平臺(tái)41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第4章 汽油機(jī)計(jì)算模型的建立44-52
• 4.1 模型建立過程44-46
• 4.2 計(jì)算網(wǎng)格建立46-48
• 4.3 邊界條件的設(shè)定48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第5章 光學(xué)汽油機(jī)缸內(nèi)試驗(yàn)與模擬52-66
• 5.1 汽油機(jī)示功圖對(duì)比52-54
• 5.1.1 示功圖測試平臺(tái)52
• 5.1.2 示功圖測取步驟52-54
• 5.2 不同轉(zhuǎn)速下光學(xué)汽油機(jī)缸內(nèi)燃燒的模擬54-65
• 5.2.1 不同轉(zhuǎn)速下光學(xué)汽油機(jī)缸內(nèi)溫度場54-57
• 5.2.2 不同轉(zhuǎn)速下光學(xué)汽油機(jī)缸內(nèi)速度場57-59
• 5.2.3 不同轉(zhuǎn)速下光學(xué)汽油機(jī)缸內(nèi)濃度場59-62
• 5.2.4 不同轉(zhuǎn)速下光學(xué)汽油機(jī)缸內(nèi)NO濃度場62-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 第6章 全文總結(jié)及展望66-70
• 6.1 全文總結(jié)66-67
• 6.2 工作展望67-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 致謝74

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