某柴油发动机缸内流场和燃烧的数值模拟分析

发布时间：2017-11-09 03:26

  本文关键词：某柴油发动机缸内流场和燃烧的数值模拟分析

  更多相关文章： 柴油发动机 燃烧室形状 数值模拟 代理模型 优化分析

【摘要】：目前人们对柴油发动机的燃烧性能和排放的控制越来越严格,柴油发动机燃烧过程的好坏直接影响到发动机的性能及排放。数值模拟方法能有效的降低成本,缩短研发周期,得到的信息量大且便于进行优化等一系列的优点。因此,这种方法被广泛的应用在柴油发动机的燃烧过程研究中。鉴于此,本论文通过数值模拟的方法对某柴油发动机的瞬态燃烧过程进行了数值计算仿真,对其缸内流场特性进行了宏观分析,并对碳烟和氮氧化合物的排放进行了的研究。本文采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值分析软件——Fluent,建立了计算模型并将燃烧室关键参数参数化。将边界条件确定以后,对缸内工质的流动状态、温度分布、压强分布、速度分布以及碳烟和NOx排放物的产生过程进行数值计算,然后对有害排放物的形成机理及主要原因进行了分析。另外,研究了不同转速对柴油发动机燃烧过程、碳烟和氮氧化合物排放的影响。为柴油发动机的动力性能和排放性能的改善和优化提供指导。在燃烧室形状部分,采用了基于克里精(Kriging)代理模型的混合多目标梯度优化算法(HMGE算法)对燃烧室关键参数尺寸进行了优化并进行了定性和定量分析。采用混合多目标梯度优化算法(MHGE)快速而精准地进行全局寻优并得到帕累托最优解集,得到的解集为设计方案的筛选提供了有效的参考和空间。数据挖掘出的结果有效地评估了4个设计变量以及它们自身之间的相互作用对四个设计目标的影响程度,反应出设计变量对设计目标影响的规律,与此同时也揭露出设计目标之间相互矛盾和相互促进的关系。数据挖掘(Data Mining)的意义在于非常直观地展现出设计变量和设计目标这类高维度数据之间的关系,有助于找到对影响目标函数的主要因素和提高设计空间的理解,解决了对柴油发动机燃烧室形状的优化问题,并对隐藏在大量数据中的知识进行了挖掘,积累了这方面的优化经验。通过以上研究得出以下结论:较少的碳烟排放需要较大的余隙高度,较低氮氧化合物排放量需要较小的凸台高度和较小的缩口率;缸内压力与碳烟及氮氧化物排放成矛盾关系,缸内温度与NOx、碳烟排放可以同时达到最优;发动机较好的动力性需要较小的缩口率,油束锥角对发动机的动力性和排放性影响不大;设计人员可以清楚地知道各设计变量对优化目标的影响大小和规律,有助于对设计经验的积累。
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.172

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘先曙;柴油发动机可能发生新的技术革命[J];科技导报;2002年07期

2 沈志刚;降低柴油发动机排污的新技术[J];石化技术与应用;2003年02期

3 刘方华 ,饶月盛;柴油发动机的磨合[J];农机具之友;2004年05期

4 ;日本将开发新一代柴油发动机[J];现代农业装备;2004年01期

5 安玉成,闫立君,王明俊;浅谈柴油发动机启动不良陋习及易产生的故障[J];农机使用与维修;2005年06期

6 林桂敏;张振军;杨树成;;柴油发动机几种常见节油措施的分析[J];农机使用与维修;2009年02期

7 于赛腾;周湘瑜;牛占军;;柴油发动机故障判断和排除的原则及方法[J];吉林农业;2011年01期

8 文良彬;冬季柴油发动机的起动[J];中国农机化;1994年01期

9 杨扬;柴油发动机会下课吗[J];运输车辆;1999年01期

10 杜甬尧;;康明斯柴油发动机数据汇编[J];汽车维护与修理;1999年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 孙国亮;夏跃利;潘亮星;张海丰;;柴油发动机结构有限元仿真[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程（CAE）技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年

2 冯兆强;;延长柴油发动机使用寿命、取消中修及减少三级维护作业的试验[A];中国职协2013年度优秀科研成果获奖论文集（上册）[C];2013年

3 乔良;袁俊洲;谭磊;袁帅;;柴油发动机燃油系统养护品的合成及应用[A];战略性新兴产业与科技支撑——2012年山东省科协学术年会论文集[C];2012年

4 贾骏俊;;柴油发动机燃烧噪声及控制[A];重庆汽车工程学会2008年学术会议论文集[C];2008年

5 雷爱莲;;柴油发动机烟炱引起的磨损性能评价及磨损机理[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第十二届年会论文集[C];2006年

6 赵鹏;;SCR技术在柴油发动机排放控制中的应用[A];中国汽车工程学会汽车燃料与润滑油分会第15届年会论文集[C];2012年

7 郭红松;陆红雨;赵伟;秦宏宇;裴毅强;毛立伟;;商业煤制柴油发动机排放特性试验研究[A];2013中国汽车工程学会年会论文集[C];2013年

8 俞哲林;;柴油发动机改为CNG单燃料的可行性研究[A];四川省汽车工程学会2001年学术年会论文集[C];2001年

9 彭光华;孙树仁;何大礼;;柴油发动机取消冷磨合规范的应用研究[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年

10 王卫艳;姜海波;周水杉;;高性能PTC在柴油发动机加热器中的应用[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 文莹;西欧半数新车使用柴油发动机[N];市场报;2005年

2 郑盛丰;广西玉柴环保重型柴油发动机通过鉴定[N];人民日报;2006年

3 徐德坤;我国首台自主研发欧V排放柴油发动机诞生[N];广西日报;2007年

4 曲洋;技术创新是柴油发动机发展的核心竞争力[N];大众科技报;2008年

5 记者 杨忠厚;华晨轻型柴油发动机折桂十佳[N];辽宁日报;2008年

6 本报记者 常虹;发展柴油车首先要改变观念[N];中国工业报;2004年

7 周镇宇;技术创新是柴油发动机发展的核心竞争力[N];中国信息报;2008年

8 记者 班玮;德国研制出“超低尾气排放”柴油发动机[N];新华每日电讯;2009年

9 本报记者 王锦;携手比亚乔公司 宗申动力拟生产柴油发动机[N];中国证券报;2010年

10 记者 卞晨光;柴油发动机尾气归类于致癌物质[N];科技日报;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 黄强;国5排放重型节能柴油发动机设计与研发[D];湖南大学;2016年

2 覃学传;YC6J柴油发动机可靠性研究[D];湖南大学;2015年

3 刘福军;电控共轨柴油发动机实验台开发研究[D];长安大学;2015年

4 段孟华;某柴油发动机缸内流场和燃烧的数值模拟分析[D];重庆理工大学;2016年

5 刘鑫;柴油发动机运行状态监测和故障诊断系统的设计与实现[D];电子科技大学;2006年

6 曹哲;氢气/柴油发动机特性的试验与计算分析研究[D];北京交通大学;2009年

7 刘剑霄;柴油发动机主体结构系统动态特性研究[D];东北大学;2008年

8 李宁宁;乙醇柴油发动机的性能和排放特性的试验研究[D];天津大学;2007年

9 刘彪;柴油发动机燃用地沟油与参数优化仿真试验[D];重庆交通大学;2013年

10 胡强;乙醇柴油混合燃料发动机特性与排放控制研究[D];广东工业大学;2007年

，

本文编号：1160114