汽油机爆震影响规律模拟研究

发布时间：2017-07-06 17:15

  本文关键词：汽油机爆震影响规律模拟研究

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【摘要】：在能源紧张和环境恶化的国家大环境下,汽油机作为乘用车的主要动力,其燃油经济性已成为制约汽油机进一步发展的瓶颈。究其根本,汽油机的燃油经济性主要受制于汽油机的压缩比,而爆震则限制了压缩比的提高。爆震是汽油机特有的一种不正常燃烧现象,燃烧过程中火焰前锋变得极不规则,火焰传播速率急剧增大;在发动机上则表现为发出金属敲击声,气缸盖温度上升,冷却系统过热等现象。强烈爆震发生后,汽油机性能迅速恶化,会引起一系列的问题。因此,研究各种因素对爆震倾向的影响规律,从而发现抑制爆震的合适措施,对于汽油机性能进一步提高具有十分重要的意义。作者以某汽油机为研究对象,在实验测量的基础上,利用CFD手段来研究各种因素对汽油机爆震倾向的影响规律。首先,本文搭建爆震试验平台,进行某汽油机的爆震测量实验,通过获取的汽油机各工况下缸压信号,获得该工况下发动机的爆震强度信号。通过爆震实验结果可知,该汽油机最大连续工况下爆震倾向最强烈,故而本文将以该汽油机的最大连续工况作为研究工况,以该工况的实验数据作为三维数值模拟标定的基础。其次,本文根据实验数据,进行了最大连续工况下爆震数值模拟标定。为了确保爆震数值模拟的可信性,本文分别针对不同过量空气系数和不同点火提前角的爆震倾向进行了标定。结果表明,缸内燃烧数值模拟可以验证推迟点火提前角和提高燃空当量比等传统抑制爆震方法的有效性,表明模拟爆震倾向的可信性。最后,本文利用标定后的三维燃烧模型,分别研究了进气压力、进气温度、进气滚流、点火能力、点火持续期和燃烧室壁面温度等参数对汽油机缸内爆震倾向的影响,模拟研究结果表明,进气压力、进气温度、进气滚流以及点火能力对爆震倾向的影响较大,而点火持续期和燃烧室壁面温度对爆震倾向的影响相对较小。在实际应用中,可采用进气中冷,并适当降低进气滚流强度,对点火系统选用多点点火并适当延长点火持续期,适度加强缸套壁面的冷却效果等技术来降低该汽油机的爆震倾向。
【关键词】：汽油机 爆震 三维模拟 影响因素 影响规律
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK411
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 爆震简述9-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.3 本文工作内容15-17
• 2 流动计算基本方程17-30
• 2.1 基本控制方程17-20
• 2.2 雷诺平均守恒方程20-23
• 2.3 湍流模型23-28
• 2.4 爆震模型28-30
• 3 爆震倾向实验及模拟过程30-39
• 3.1 爆震倾向实验装置及原理30-31
• 3.2 爆震倾向的实验结果31-32
• 3.3 爆震倾向的模拟过程32-35
• 3.4 爆震倾向的模拟结果35-39
• 4 爆震倾向模拟可信性验证39-49
• 4.1 不同过量空气系数爆震实验及模拟对比验证39-44
• 4.2 不同点火提前角爆震实验及模拟对比验证44-48
• 4.3 本章小结48-49
• 5 不同参数对爆震倾向影响规律的模拟研究49-75
• 5.1 进气充量压力对爆震倾向的影响49-53
• 5.2 进气充量温度对爆震倾向的影响53-57
• 5.3 进气充量滚流强度对爆震倾向的影响57-61
• 5.4 点火火焰核心尺寸对爆震倾向的影响61-65
• 5.5 点火持续期对爆震倾向的影响65-68
• 5.6 燃烧室温度对爆震倾向的影响68-74
• 5.7 本章小结74-75
• 6 全文工作总结及展望75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间发表学术论文82

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本文编号：527105