柴油机准维燃烧模型的校核方法与应用

发布时间：2017-08-02 23:13

  本文关键词：柴油机准维燃烧模型的校核方法与应用

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【摘要】：燃烧过程的研究是柴油机高原性能研究的前提和基础。准维燃烧模型具有可以预测燃烧,计算速度快的特点,非常适合用于柴油机高原稳态和瞬态的燃烧性能研究。但是需要通过对准维燃烧模型进行校核,从而保证其精度。为了给校核模型提供试验数据和仿真平台,本文以某型涡轮增压柴油机为对象,开展了高原试验,采集了柴油机在海拔0m,2000m,3000m,4000m,4500m的试验数据。同时在GT-Power仿真平台上搭建并验证了该型发动机的仿真模型。为了研究准维燃烧模型校核的一般方法,本文以一个两区准维燃烧模型为例,首先分析了该准维燃烧模型的基本计算理论,研究了模型中的四个经验参数对燃烧过程的影响规律。在以上理论研究的基础上,本文在GT-Power软件仿真平台上,采用DOE和遗传算法相结合的方法研究了准维燃烧模型校核的一般方法,得到了最优的经验参数取值组合并对其进行了验证。在完成了准维燃烧模型的校核之后,在建立并校核好的某型增压柴油机仿真模型上,运用该两区准维燃烧模型,首先对该准维燃烧模型的变海拔燃烧预测能力进行了验证。然后对不同海拔下的柴油机稳态和瞬态燃烧特性进行了研究,结果表明:在稳态过程中,随着海拔的升高,进气压力降低,进气量减少,引起缸内最大爆发压力下降,指示平均有效压力降低,滞燃期延长,CA50提前,燃烧持续期缩短。在瞬态过程中,由于涡轮增压器的迟滞现象导致进气压力的增加滞后于循环油量的增加,这导致瞬态过程中空燃比逐渐下降,瞬态过程后期缸内空燃比甚至低于瞬态结束后的稳态工况的空燃比,燃烧持续期变长,CA50后移,瞬态过程中燃烧恶化,且随海拔增加燃烧恶化现象愈加严重。
【关键词】：准维燃烧模型 校核方法 涡轮增压柴油机 高原燃烧
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK421.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 研究背景和意义9-11
• 1.2 柴油机燃烧模型的研究现状11-15
• 1.2.1 柴油机的燃烧模型11-13
• 1.2.2 准维燃烧模型的研究现状13-15
• 1.3 高原环境对柴油机工作过程的影响15
• 1.4 高原环境对柴油机燃烧的影响的研究现状15-17
• 1.5 课题研究内容以及论文结构17-20
• 1.5.1 课题研究内容18-19
• 1.5.2 论文结构19-20
• 第2章 涡轮增压柴油机高原试验与仿真模型20-33
• 2.1 概述20-21
• 2.2 涡轮增压柴油机高原试验21-24
• 2.2.1 试验参数的测量21-23
• 2.2.2 试验过程的控制23-24
• 2.3 涡轮增压发动机整机仿真模型的搭建与验证24-29
• 2.3.1 发动机整机模型的搭建26-28
• 2.3.2 发动机整机模型的验证28-29
• 2.4 涡轮增压发动机单缸机仿真模型的搭建与验证29-32
• 2.4.1 发动机单缸机仿真模型的搭建30-31
• 2.4.2 发动机单缸机仿真模型的验证31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 准维燃烧模型计算理论与分析33-50
• 3.1 概述33
• 3.2 准维燃烧模型33-35
• 3.3 传热与热力学模型35-37
• 3.4 卷吸空气模型37-38
• 3.5 滞燃期模型38-40
• 3.6 预混燃烧模型40
• 3.7 扩散燃烧模型40-42
• 3.8 准维燃烧模型的经验参数对燃烧的影响规律分析42-49
• 3.8.1 空气卷吸系数ER对燃烧的影响42-44
• 3.8.2 着火系数ID对燃烧的影响44-45
• 3.8.3 预混合燃烧系数PC对燃烧的影响45-47
• 3.8.4 扩散燃烧系数DC对燃烧的影响47-49
• 3.9 本章小结49-50
• 第4章 基于DOE和遗传算法的准维燃烧模型校核方法50-63
• 4.1 概述50
• 4.2 准维燃烧模型的校核流程50-52
• 4.3 DOE与样本工况52-53
• 4.3.1 DOE试验设计52
• 4.3.2 样本工况点的选取52-53
• 4.4 准维燃烧模型边界条件的校核53-54
• 4.5 LHS抽样与准维燃烧模型经验参数取值组合54-55
• 4.5.1 LHS抽样54
• 4.5.2 准维燃烧模型经验参数取值组合54-55
• 4.6 输出变量对自变量的响应面55-58
• 4.7 准维燃烧模型经验参数的遗传算法优化58-60
• 4.7.1 遗传算法58
• 4.7.2 遗传算法的优化目标58-59
• 4.7.3 遗传算法优化过程59-60
• 4.8 校核后的准维燃烧模型精度验证60-61
• 4.9 本章小结61-63
• 第5章 涡轮增压柴油机高原燃烧特性研究63-79
• 5.1 概述63
• 5.2 准维模型变海拔燃烧预测能力验证63-65
• 5.3 涡轮增压柴油机不同海拔下稳态燃烧特性65-71
• 5.3.1 海拔对燃烧放热率的影响66-69
• 5.3.2 海拔对缸内压力的影响69-71
• 5.4 涡轮增压柴油机不同海拔下瞬态燃烧特性71-77
• 5.4.1 不同海拔进气滞后现象71-73
• 5.4.2 不同海拔瞬态过程缸内压力的变化73-74
• 5.4.3 不同海拔瞬态过程滞燃期的变化74-75
• 5.4.4 不同海拔瞬态过程燃烧持续期的变化75-76
• 5.4.5 不同海拔瞬态过程CA50的变化76-77
• 5.5 本章小结77-79
• 第6章 总结与展望79-82
• 6.1 全文总结79-80
• 6.2 主要创新点80-81
• 6.3 工作展望81-82
• 参考文献82-87
• 攻读学位期间发表论文及研究成果清单87-88
• 致谢88

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本文编号：611642