汽油机进气及燃烧过程的多维数值模拟研究

发布时间：2017-07-03 07:15

  本文关键词：汽油机进气及燃烧过程的多维数值模拟研究

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【摘要】： 内燃机缸内空气运动对混合气的形成和燃烧过程有决定性影响,因而也会影响发动机的动力性。对于汽油机而言,每循环进入气缸的新鲜燃油混合气质量越多,并组织良好的的进气流动,燃烧后才能放出更多的热量,从而增大发动机功率和扭矩。 本文采用发动机工作过程仿真软件AVL FIRE,分别对某型汽油机的进气及燃烧过程进行了仿真研究。 用FIRE软件建立该型汽油机进气过程的气道—气门—气缸部分三维动态网格,通过对进气过程进行三维数值模拟计算,详细的研究了气门由开启到关闭过程,缸内流场空间分布及随曲轴转角的变化情况,比较分析气缸内流速、湍动能和燃油浓度等参数的分布规律。 建立汽油机燃烧过程的计算网格,提出了适合本研究的网格尺度,确定缸内流场和燃烧过程的多维模拟数学模型,通过试验数据对湍流燃烧模型的参数进行标定,分别取得与实验值相吻合的起飞工况和续航工况模拟计算结果,重点分析了双火花塞点火后缸内的温度、压力以及燃油浓度的分布情况。 在此基础上,分别研究了火花塞点火模式、点火提前角和混合气浓度对该型汽油机燃烧性能的影响。模拟结果发现,对于该型燃烧室,火花塞布置在两侧时,发动机的动力性较好。采用双火花塞点火时,两个火花塞先后点火,可以在功率变化不大的情况下,降低压力升高率,增强汽油机工作柔性。
【关键词】：汽油机 数值模拟 进气系统 燃烧过程
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TK411
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 汽油机缸内气体流动及燃烧过程概述10-12
• 1.2.1 汽油机的进气道形式10-11
• 1.2.2 汽油机缸内的主要空气运动形式11-12
• 1.3 汽油机缸内燃烧过程的主要影响因素12-15
• 1.3.1 进气流动对燃烧过程的影响13
• 1.3.2 点火系统对燃烧过程的影响13-14
• 1.3.3 燃烧室形状对燃烧过程的影响14-15
• 1.4 汽油机工作过程多维数值模拟的国内外研究现状15-21
• 1.4.1 汽油机进气流动多维数值模拟的国内外研究现状15-17
• 1.4.2 汽油机燃烧过程多维数值模拟的国内外研究现状17-21
• 1.5 本文的主要工作21-22
• 2. 汽油机工作过程多维数值模型22-37
• 2.1 数值模拟方法的一般求解流程22-23
• 2.2 汽油机工作过程数值模拟的理论基础23-31
• 2.2.1 基本控制方程23-26
• 2.2.2 湍流模型26-27
• 2.2.3 湍流燃烧模型27-31
• 2.3 控制方程的离散化及求解31-36
• 2.4 本章小结36-37
• 3. 汽油机进气过程多维数值模拟研究37-58
• 3.1 几何模型及计算网格37-39
• 3.2 边界及初始条件的设定39-40
• 3.3 计算结果分析40-56
• 3.3.1 气道内流场分析40-43
• 3.3.2 缸内流场分析43-50
• 3.3.3 缸内湍动能场分析50-53
• 3.3.4 缸内燃油浓度分布53-56
• 3.4 本章小结56-58
• 4. 汽油机燃烧过程多维数值模型的建立58-77
• 4.1 计算网格的建立58-59
• 4.2 计算初始条件和边界条件59-60
• 4.3 网格大小对计算结果的影响60-61
• 4.4 湍流燃烧模型研究61-65
• 4.4.1 涡团破碎模型61-63
• 4.4.2 特征时间模型63-64
• 4.4.3 湍流火焰速度封闭矩模型64-65
• 4.5 湍流燃烧模型的确定及参数标定65-68
• 4.6 汽油机不同工况计算结果分析68-76
• 4.7 本章小结76-77
• 5. 燃烧系统参数对汽油机性能影响的多维数值模拟研究77-90
• 5.1 火花塞位置77-82
• 5.1.1 双火花塞点火介绍77-78
• 5.1.2 火花塞位置对燃烧性能的影响78-80
• 5.1.3 点火模式对燃烧性能的影响80-82
• 5.2 点火提前角82-87
• 5.2.1 同步双点火模式点火提前角的变化研究82-84
• 5.2.2 异步双点火模式点火提前角的变化研究84-87
• 5.3 混合气浓度87-89
• 5.4 本章小结89-90
• 6. 结论与展望90-92
• 6.1 结论90-91
• 6.2 展望91-92
• 参考文献92-96
• 学位论文数据集96

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