4190Z_LC型柴油机进气系统对柴油机性能影响的仿真研究

发布时间：2017-08-07 22:01

  本文关键词：4190Z_LC型柴油机进气系统对柴油机性能影响的仿真研究

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【摘要】：工业技术的发展带来了工业文明,但同时恶化了地球的环境,人们越来越意识到经济和环保的重要性。发展更有利环境的技术成为当下社会的共识,这些技术包括开发新能源、改造旧设备等。在新能源的发展完全成熟之前,改造旧设备是一条行之有效的方法。基于上述原因,轮机工程学院针对实验中心的4190ZLC柴油机开展燃油系统电控化改造项目,以改善其经济性和排放性。由于改造后的燃油供给压力大幅度提高,原机的燃烧组织会有很大的变化。进气系统性能是决定燃烧好坏的另一主要因素。燃油系统改造之后,进气系统应该如何匹配改造,是保证整机性能的重点之一,故有必要对原机的进气系统进行研究。本文采用逆向建模方法建立进气道曲面模型,在Pro/E软件平台上实体化进气道模型,并完成进气阀、进气阀座以及燃烧室等规则零部件的建模和组装,并在AVL_FIRE软件平台上,开展稳态和瞬态仿真研究工作。首先,通过进气道的稳态流动数值仿真,得到不同进气阀升程时的流量系数和缸内涡流比,与稳流实验台获得的数据结果吻合良好,表明建立的进气道模型是正确的。通过分析稳态仿真的三维流场,发现长气道、气阀座等的局部区域存在不利于进气流动的现象,建议对这些不合理区域进行形状优化;其次,开展瞬态进气过程数值仿真,得到不同转速下缸内平均参数的变化情况,发现:转速越大,缸内进气质量越大,缸内最大质量时刻对应的曲轴转角越大,说明在不同转速时,进气阀迟闭角也应不同,对4190ZLC柴油机来说,也是可以优化的一部分内容;最后,开展进气、压缩、燃烧过程的瞬态数值仿真,研究进气温度和进气压力对柴油机经济性、排放性的影响;结果表明:较低进气温度和较高进气压力时,缸内进气质量更大,更有利于燃油与空气的混合,柴油机的SOOT和NOx的排放降低,对柴油机的经济性提高和排放的降低有利。本文的研究为4190ZLC柴油机的性能改进提供了相关的理论依据。
【关键词】：中速柴油机 进气道 工作过程 数值仿真 性能
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 选题研究的意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 进气流动过程数值模拟研究现状10-12
• 1.2.2 进气系统对整机性能影响的研究现状12-13
• 1.3 论文主要内容13-16
• 第2章 柴油机工作过程多维仿真理论基础16-21
• 2.1 流体运动基本规律及方程16-17
• 2.2 喷雾模型17-20
• 2.2.1 喷雾破碎分裂模型17-18
• 2.2.2 液滴蒸发模型18-19
• 2.2.3 液滴撞壁模型19-20
• 2.3 燃烧模型20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 4190ZLC柴油机进气道特性研究21-44
• 3.1 进气道稳流台架实验21-24
• 3.1.1 进气道性能评价方法21-23
• 3.1.2 稳流实验装置及实验方法23-24
• 3.2 进气道三维稳态数值模拟24-28
• 3.2.1 模型建立24-25
• 3.2.2 网格的划分25-26
• 3.2.3 边界条件的确定26
• 3.2.4 初始条件的设置26
• 3.2.5 求解器设置26-28
• 3.3 仿真与实验对比与分析28-37
• 3.4 进气过程的瞬态模拟及分析37-42
• 3.4.1 进气过程几何模型的建立37-38
• 3.4.2 移动网格的生成38-39
• 3.4.3 计算结果的分析39-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第4章 进气参数对柴油机性能的影响44-52
• 4.1 进气、压缩、燃烧模型的建立44-45
• 4.1.1 面网格的建立44-45
• 4.1.2 最坏位置处静态网格的建立45
• 4.1.3 动网格的建立45
• 4.1.4 动网格质量检查45
• 4.2 求解器的设置45-46
• 4.3 进气参数对柴油机性能的影响46-51
• 4.3.1 进气温度对柴油机性能的影响分析46-48
• 4.3.2 进气压力对柴油机性能的影响48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 总结与展望52-54
• 5.1 结论52-53
• 5.2 工作展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-57
• 在学期间发表的学术论文57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 冉景煜;张志荣;张力;董浩;;切向进气道发动机缸内流场三维瞬态数值模拟[J];车用发动机;2006年03期

2 许思传,张建华,孙济美;涡流比对直喷式柴油机缸内湍流流动规律的影响[J];吉林工业大学自然科学学报;2000年01期

3 王巨如;朱钰;程涛;;燃油喷射对柴油机燃烧及排放的影响[J];舰船科学技术;2014年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 李永平;高强化柴油机进气系统对柴油机性能影响的仿真研究[D];北京交通大学;2010年

2 郭伟;发动机进气系统的CFD分析及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

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本文编号：636902