内燃机燃烧过程的数值模拟

发布时间：2017-03-29 16:02

  本文关键词：内燃机燃烧过程的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：研制高效率低污染的发动机是进入21世纪以来世界各国所极力追求的目标。HCCI这一新型燃烧方式是实现该目标的重要技术手段，为此而得到广泛和深入的研究。 本文结合内燃机燃烧过程数值模拟软件KIVA和化学动力学计算软件包CHEMKIN对HCCI燃烧过程进行了理论计算，分析了与传统的柴油机燃烧方式存在的差异及均质混和气的形成、燃烧放热特征及NO排放形成规律，重点研究了进气温度、压缩比、EGR及负荷参数对HCCI燃烧过程的影响。 通过考察燃烧始点前各计算网格燃油和空气密度，证实了采用上止点前50°CA的缸内早期喷射可形成理想的均质混合气。HCCI燃烧方式的压力升高率要明显的高于传统的柴油机的相应值，放热率相位主要集中在上止点前20°CA度曲轴转角，NO排放远远的小于传统的柴油机排放值。随着进气温度的降低，压缩比的减小以及采用EGR，可以降低燃烧的温度和压力，同时也会降低NO排放量，随着负荷的逐渐增大，最高爆发压力增加，最大压力升高率增加，，燃烧趋于粗暴。高负荷时，为追求理想的NO排放值，会出现功率输出不足的问题，为此需进行深入的研究。 HCCI燃烧方式与传统的柴油机燃烧有本质的区别，控制HCCI燃烧过程的决定因素是燃料的化学动力反应，详尽的化学动力反应机理的研究是目前研究的前沿课题。
【关键词】：数值模拟 HCCI KIVA CHEMKIN 柴油机燃烧
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TK401
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 0 前言6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 内燃机燃烧模型的发展10
• 1.2 内燃机燃烧模型的分类10-17
• 1.2.1 放热率计算阶段11
• 1.2.2 零维模型11-12
• 1.2.3 准维模型12-15
• 1.2.3.1 汽油机准维模型12-13
• 1.2.3.2 柴油机准维模型13-15
• 1.2.4 多维模型15-17
• 1.2.4.1 国内外柴油机多维模型研究的进展15-16
• 1.2.4.2 发展多维模型所面临的问题16-17
• 1.3 本文的工作17-18
• 2 新型燃烧方式HCCI及其数值模拟18-32
• 2.1 HCCI燃烧方式与传统燃烧方式的区别18
• 2.2 HCCI发动机的发展概况18-20
• 2.3 HCCI燃烧的特点20-21
• 2.3.1 放热率20
• 2.3.2 排放20-21
• 2.3.3 运行范围21
• 2.4 HCCI燃烧的分类21-22
• 2.4.1 HCCI燃烧根据供油方式分类21
• 2.4.2 采用HCCI燃烧方式的发动机的应用分类21-22
• 2.5 HCCI燃烧进程的控制22-23
• 2.6 HCCI燃烧面临的问题23
• 2.7 HCCI燃烧模型分类23-26
• 2.7.1 单区模型24
• 2.7.2 双区和多区模型24-25
• 2.7.3 多维模型25-26
• 2.8 HCCI的化学反应动力学模型26-30
• 2.8.1 HCCI对反应动力学模型的基本要求27
• 2.8.2 详细的化学反应动力学模型27-28
• 2.8.3 简化的化学动力学模型28-30
• 2.8.3.1 构筑简化法学动力学模型的方法28-30
• 2.8.3.2 发动机燃烧的简化动力学模型30
• 2.9 本章小结30-32
• 3 KIVA程序和CHEMKIN程序的分析和应用32-49
• 3.1 KIVA程序的发展历史32-34
• 3.2 模型的基本控制方程34-35
• 3.3 KIVA程序应用的主要子模型35-40
• 3.3.1 湍流模型35
• 3.3.2 流场计算模型35-38
• 3.3.3 化学反应模型38-40
• 3.3.4 喷雾模型40
• 3.4 KIVA程序计算框图40-43
• 3.5 化学动力学计算及CHEMKIN的应用43-47
• 3.5.1 CHEMKIN系列软件包的构成及使用43-46
• 3.5.1.1 CHEMKIN-Ⅰ43-44
• 3.5.1.2 CHEMKIN-Ⅱ44-46
• 3.5.1.3 CHEMKIN-Ⅲ46
• 3.5.2 CHEMKIN在燃烧中的应用46-47
• 3.6 KIVA和CHEMKIN结合47-49
• 4 计算结果及分析49-61
• 4.1 计算网格的划分49-50
• 4.2 传统直喷柴油机燃烧过程的数值模拟50-51
• 4.3 直喷式柴油HCCI燃烧的数值模拟51-55
• 4.3.1 均质性分析51-52
• 4.3.2 HCCI燃烧各运行参数曲线和传统柴油机运行参数曲线比较分析52-55
• 4.4 各种参数对HCCI燃烧的影响55-61
• 4.4.1 进期温度的影响55-57
• 4.4.2 压缩比的影响57-58
• 4.4.3 EGR的影响58-59
• 4.4.4 负荷的影响59-61
• 5 结论及展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 对以后工作的展望62-63
• 参考文献63-65
• 致谢65-67

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 白银环;孟金U

本文编号：274837