喷油参数对某型柴油机混合气形成及性能影响的实证研究

发布时间：2017-09-27 23:20

  本文关键词：喷油参数对某型柴油机混合气形成及性能影响的实证研究

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【摘要】：喷油参数对燃油喷射雾化起着决定性的作用,进而影响柴油机混合气的形成与燃烧。利用数值仿真计算的方法,分析喷油参数对燃油喷射雾化、混合气形成及燃烧过程的影响规律,对优化燃烧过程、提高柴油机性能、降低排放具有非常重要的意义。本文利用三维仿真软件FIRE建立某型柴油机燃烧仿真模型,对喷雾燃烧过程进行数值计算,利用缸内温度场、浓度场的变化规律来直观地反应喷油参数对混合燃烧过程的影响。对表征油气混合及燃烧过程的特征参数(湍流混合速率、油束贯穿距离、燃油蒸发率等)进行分析,研究了喷油提前角、喷油压力及喷孔直径对燃油喷射雾化、混合气形成及燃烧过程的影响,对影响柴油机性能和排放污染物生成的部分因素进行分析,提出相应的优化策略。结果表明,喷油提前角、喷油压力、喷孔直径对喷雾燃烧过程有着很显著的影响,以缸内流场各参数及柴油机性能的变化规律作为依据,提出相应的喷油参数优化策略。提高喷油压力或减小喷孔直径,油滴平均直径减小,与空气的接触面积增大,燃油蒸发速率加快,油气混合速度加快,更容易形成均匀混合气,缸内燃烧温度和压力升高,生成的NO增加,SOOT减少；增大喷油提前角,滞燃期变长,着火时形成的可燃混合气更多,最高燃烧温度和最大爆发压力升高,生成的NO增多,SOOT减少,适当的喷油提前角有利于提高柴油机动力性和经济性。根据仿真结果中喷油提前角对柴油机性能影响的规律,确定喷油提前角的较优区间,再通过试验测试,结果表明,喷油正时对性能和排放影响的规律性表现较为一致,说明仿真模型能够有效的反应柴油机的混合燃烧规律,同时解决了部分三维流场仿真的置信度问题,利用仿真与试验测试相结合的方法,可以有效获得喷油提前角的较优区间,对实际标定和优化工作具有指导意义。
【关键词】：喷油参数 混合气 燃烧排放 模拟仿真 试验标定
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK421.2
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 研究背景及意义12
• 1.2 提高柴油机动力性、经济性的主要措施12-13
• 1.3 柴油机排放的有害物质13-15
• 1.3.1 NO的生成机理13-14
• 1.3.2 SOOT的生成机理14-15
• 1.4 降低柴油机排放的技术措施及现状15-18
• 1.4.1 控制柴油机排放机内净化措施15-17
• 1.4.2 柴油机排放控制的机外净化技术17-18
• 1.5 关于柴油机混合气形成及燃烧过程国内外研究现状18-19
• 1.6 本文研究主要内容19-21
• 第二章 建立仿真模型的理论基础及相关模型的选择21-29
• 2.1 湍流流动模型21-22
• 2.1.1 质量守恒方程21
• 2.1.2 动量守恒方程21-22
• 2.1.3 能量守恒方程22
• 2.2 湍流模型22-24
• 2.3 喷雾模型24-26
• 2.3.1 液滴湍流扩散模型24
• 2.3.2 液滴的相互作用模型24-25
• 2.3.3 碰壁模型25
• 2.3.4 蒸发模型25-26
• 2.3.5 液滴破碎模型26
• 2.4 燃烧模型26-27
• 2.5 排放模型27-28
• 2.5.1 NO模型27-28
• 2.5.2 SOOT模型28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 仿真模型的建立及准确性验证29-38
• 3.1 柴油机的主要技术参数29
• 3.2 一维仿真平台的建立29-32
• 3.3 三维仿真平台的建立32-37
• 3.3.1 三维仿真平台的流程图32
• 3.3.2 燃烧室及喷油器的结构参数32-33
• 3.3.3 三维几何模型的建立33
• 3.3.4 网格的划分33-35
• 3.3.5 初始条件和边界条件35
• 3.3.6 三维仿真模型的验证35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 柴油机混合气的形成过程38-44
• 4.1 缸内气流运动过程分析38-40
• 4.2 缸内燃油运动过程分析40-41
• 4.3 混合气的形成与分布41-42
• 4.4 本章小结42-44
• 第五章 喷油参数对柴油机喷雾及燃烧排放性能的影响44-61
• 5.1 喷油提前角对柴油机喷雾特性及燃烧排放的影响44-52
• 5.1.1 喷油提前角对燃油喷射雾化的影响44-45
• 5.1.2 喷油提前角对燃烧的影响45-46
• 5.1.3 喷油提前角对缸内温度的影响46-48
• 5.1.4 喷油提前角对缸内压力的影响48-49
• 5.1.5 喷油提前角对柴油机动力性和经济性的影响49
• 5.1.6 喷油提前角对排放性能的影响49-52
• 5.2 喷油压力对柴油机喷雾特性及燃烧排放性能的影响52-56
• 5.2.1 喷油压力对喷雾特性的影响52-54
• 5.2.2 喷油压力对缸内压力温度的影响54-55
• 5.2.3 喷油压力对柴油机动力性和经济性的影响55
• 5.2.4 喷油压力对柴油机排放性能的影响55-56
• 5.3 喷孔直径对柴油机喷雾特性及燃烧排放性能的影响56-60
• 5.3.1 喷孔直径对燃油喷射雾化的影响56-58
• 5.3.2 喷孔直径对缸内压力和温度的影响58-59
• 5.3.3 喷孔直径对柴油机动力性和经济性的影响59
• 5.3.4 喷孔直径对柴油机排放性能的影响59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第六章 喷油提前角对柴油机性能影响规律的试验验证61-66
• 6.1 喷油提前角对动力性、经济性影响的试验验证62
• 6.2 喷油提前角对排放性能影响的试验验证62-64
• 6.3 不同转速下喷油提前角对柴油机性能影响的试验验证64-65
• 6.4 本章小结65-66
• 总结与展望66-68
• 总结66-67
• 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

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中国硕士学位论文全文数据库 前4条

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本文编号：932490