高海拔环境下柴油机喷雾撞壁及燃烧特性研究

发布时间：2017-12-02 00:27

  本文关键词：高海拔环境下柴油机喷雾撞壁及燃烧特性研究

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【摘要】：我国高原分布较广,海拔3000米以上高原面积约占全国总面积的26%。随着海拔高度的增加,大气压力降低,空气密度和含氧量减少。柴油机运行在高海拔地区时,喷雾贯穿距离增加,导致喷雾撞壁现象加剧,造成壁面油膜堆积,近壁面区域混合气过浓,后燃现象严重,功率下降,燃油消耗率上升,热负荷增大。针对上述问题开展高海拔环境下柴油机喷雾撞壁特性与燃烧放热机制研究研究,具有十分重要的意义。首先,本文为了验证高背压下喷雾撞壁模型的预测精度,建立了高压定容喷雾撞壁实验系统。在此基础上,开展了喷射压力、喷孔直径、环境背压、壁面形状、壁面温度对喷雾撞壁过程影响的实验研究,构建了定量描述喷雾撞壁发展形态的特征参数,获得了喷射条件、环境条件、壁面特性对喷雾撞壁特性的影响规律。构建了喷雾撞壁过程仿真模型,选择不同的喷雾撞壁模型得到仿真结果,与实验结果进行对比,得出了Bai Gosman喷雾撞壁模型的预测精度较高。其次,应用三维仿真软件AVL FIRE建立了某型增压中冷柴油机燃烧过程的仿真模型,从缸内流动特性、雾化特性、喷雾撞壁特性、油气混合特性以及燃烧放热特性五个方面深入分析了海拔分别在1000m、2000m、3000m、4000m下柴油机缸内燃烧过程进行的内在机制,获得了高海拔下柴油机动力性下降的内在原因。为了进一步分析喷雾撞壁对燃烧过程的影响机制,本文定义了近壁面区域,定量分析了近壁面区域的燃油与氧气质量分布、油气混合均匀性以及燃烧放热规律。结论表明,海拔4000m下柴油机撞壁燃油质量较多,燃油蒸气率先触壁且附壁面积较大,预混燃烧阶段放热量较少。在近壁面区域,混合气浓度较高,放热率峰值较大。最后,以海拔4000m下柴油机燃烧过程为研究对象,从喷雾撞壁特性和燃烧放热特性两个角度研究了喷油压力、喷孔数与孔径、喷油定时、油束夹角对柴油机燃烧过程的影响规律,为提升高海拔环境下柴油机动力性提供了理论依据。结果表明,采用小孔径、多喷孔喷油器,增加油束夹角,使得撞壁燃油质量减少,有利于提高燃烧热效率。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK421

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本文编号：1243022