四冲程涡轮增压柴油机扫气特性研究

发布时间：2017-08-22 13:42

  本文关键词：四冲程涡轮增压柴油机扫气特性研究

  更多相关文章： 四冲程 柴油机 扫气特性 瞬态压力波 实验 数值模拟

【摘要】：现代内燃机的技术日新月异,如今被广泛应用的新技术中,涡轮增压、可变气门、可变歧管等均以改善内燃机换气过程为目的,由此可见换气过程在内燃机工作中的重要地位。而扫气作为内燃机换气过程中一个重要的组成部分,直接影响着内燃机缸内残余废气量与受热零部件的热负荷,继而影响发动机的动力性、经济性、排放水平以及整机的可靠性。长期以来,二冲程发动机的扫气过程始终是热门的研究对象,但四冲程发动机,尤其是四冲程柴油机的扫气过程研究却未能得到大范围的开展,本文即致力于涡轮增压四冲程柴油机的扫气特性研究。本文采用实验、一维工作过程数值模拟与三维CFD数值模拟三者结合的方法,研究四冲程涡轮增压柴油机的扫气特性,主要工作内容及结论如下:首先,开展柴油机进排气瞬态流动台架实验,并根据实验所测的压力波数据进行该型发动机扫气特性的分析,结果表明该机在高转速及低转速扫气性能较差,尤其是高速低负荷工况的扫气性能急需改善。其次,本文利用GT-Power软件进行该型柴油机的一维工作过程数值模拟,模拟结果表明排气门正时对扫气性能的影响最大,进气门正时次之,排气管的结构参数在有限的变化范围内对其影响较小。然后,本文进行了发动机性能与扫气过程的一维参数优化,确定了发动机较优性能下的进排气正时及排气管结构,即在保持排气歧管长度不变的同时将直径减小5mm,进、排气门正时均推迟10°CA。优化后全工况缸内残余废气系数及排气温度均得以降低,尤其是高速低负荷工况残余废气系数降低1%左右,排气温度降低12℃左右,但动力性稍有下降,燃油消耗率升高约0.2%左右。最后,利用AVL-Fire软件进行了该型柴油机优化前后的三维瞬态数值模拟,进一步分析原型机与优化后机型的三维流动形态,对比优化前后的扫气流动细节,分析了扫气性能得以优化之处。
【关键词】：四冲程 柴油机 扫气特性 瞬态压力波 实验 数值模拟
【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】：TK421
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 选题背景与意义8-9
• 1.2 扫气性能的国内外研究现状9-11
• 1.3 二、四冲程发动机换气过程对比11-12
• 1.4 本文研究目的12
• 1.5 本文研究内容12-13
• 2 数学模型及计算原理13-21
• 2.1 工作过程数值模拟理论基础13-18
• 2.2 计算流体动力学的理论基础18-20
• 2.3 本章小结20-21
• 3 涡轮增压柴油机扫气特性实验研究21-41
• 3.1 实验相关信息说明22-24
• 3.2 转速对发动机扫气能力的影响分析24-30
• 3.3 负荷对发动机扫气能力的影响分析30-35
• 3.4 全工况下发动机扫气能力分析35-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 涡轮增压柴油机扫气特性一维数值模拟研究41-57
• 4.1 GT-Power软件简介41-42
• 4.2 工作过程数值模拟模型的建立42-44
• 4.3 工作过程数值模拟模型的验证44-46
• 4.4 扫气特性一维数值模拟研究46-56
• 4.5 本章小结56-57
• 5 涡轮增压柴油机扫气特性三维数值模拟研究57-72
• 5.1 AVL-Fire软件简介57-58
• 5.2 三维数值模拟模型的建立58-60
• 5.3 边界条件与初始状态设定60
• 5.4 扫气特性三维数值模拟研究60-71
• 5.5 本章小结71-72
• 6 全文总结及工作展望72-74
• 6.1 全文总结72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 K.H.Martini;邓揨予;;内燃机换气过程的测量[J];国外铁道机车与动车;1964年09期

2 Matti Ryti;黄珂;;换气过程的计算研究 第二部分:二级增压的计算方法[J];国外内燃机车;1976年06期

3 刘铭仁,万德王,吉宗?;1E160W 型气体燃料发动机换气过程的试验研究[J];内燃机工程;1980年02期

4 徐超远,宋守信;用不稳定管流程序对内燃机换气过程进行辅助设计[J];内燃机工程;1986年02期

5 毕小平,蒋德明,陈长佑;汽油机换气过程的容积法数值模拟[J];汽车技术;1986年03期

6 陆晓柳;彭洋洋;田烨;;内燃机换气过程的研究[J];才智;2013年13期

7 R·S·本森;徐礼云;;二冲程回流和横流扫气发动机换气过程的新型气体动力模型[J];国外舰船技术(内然机类);1979年08期

8 夏基胜,罗福强,邹长征,刘胜吉,王琦;单缸柴油机配气凸轮夹角对换气过程影响的模拟计算[J];小型内燃机与摩托车;2001年03期

9 程东明，徐斌，，樊久铭，姜卓;小型二冲程汽油机换气过程的数值模拟[J];哈尔滨工业大学学报;1995年06期

10 邓康耀,方适应,朱义伦;汽油机进气结构参数对换气过程的影响研究[J];内燃机工程;2000年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 董雪飞;对置活塞二冲程柴油机换气过程及增压匹配研究[D];北京理工大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 易鹏;汽油机换气过程性能共性规律的分析[D];湖南大学;2015年

2 胡文豪;四冲程涡轮增压柴油机扫气特性研究[D];华中科技大学;2015年

3 季宏刚;负气门重叠角对汽油可控自燃及换气过程影响的模拟研究[D];吉林大学;2009年

4 姜一通;自由活塞内燃发电系统换气过程研究[D];北京理工大学;2015年

5 高翔;双对置柴油机换气过程数值模拟研究[D];中北大学;2013年

6 王开友;再吸入废气对汽油可控自燃和换气过程影响的模拟研究[D];吉林大学;2009年

7 陈纪敏;内燃机换气过程的大涡模拟研究[D];大连理工大学;2012年

8 吴丹;对置活塞二冲程柴油机换气过程研究[D];北京理工大学;2015年

9 梁晓明;燃烧室EGR对CAI燃烧及换气过程的模拟研究[D];吉林大学;2008年

10 刘爽;排气道EGR对CAI燃烧和换气过程的模拟研究[D];吉林大学;2008年

本文编号：719483