点燃式发动机的0D/3D建模和燃烧性能分析

发布时间：2021-09-01 06:20

　　发动机对汽车工业的发展具有重要作用,而新能源汽车现阶段以及未来相当长的时间内都无法完全替代以传统内燃机作为动力装置的燃油车,因此进一步研究发动机燃烧与排放是具有重要意义的。由于存在诸多因素对发动机燃烧过程和排放结果产生影响,仅仅依靠试验又难以获得全面的燃烧参数来做分析且成本较高,而利用零维（0D）模型和三维（3D）CFD模型结合方式来分析发动机燃烧和排放是可行的。本文通过验证零维拟序火焰模型和三维G方程燃烧模型对预混燃烧工况的模拟和预测能力,从0D/3D层面并结合试验数据分析了进气条件对燃烧过程的影响。试验结果表明:在当量比越小,进气压力和点火提前角越大,指示燃油消耗率随着进气当量比的增加而增加。同一当量比情形下,满足的IMEP（Indicated Mean Effective Pressure）越大,指示燃油消耗率越小。仿真结果表明:采用0D模型对燃烧和排放具有较好的模拟和预测能力,对NO的排放预测相比CO的预测更为精准。通过0D/3D仿真数据得出当量比Φ越大时,燃烧持续期越短,最大热释放率越大,燃烧累计放热率相位提前。当量比越小时,由于进气湍流加强,促进了火焰表面的发展,火焰褶皱和... 

【文章来源】：温州大学浙江省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

中国近十年汽车产销图

图 1-2 石油进口量Figure 1-2 Oil imports发动机的主要排放物质包括碳烟、HC（未燃烧的碳氢化物）[1]。汽车排放的污染物中，碳烟主要由于柴油机子燃料高温分解产生稳定的中间产物—乙炔，乙炔吸化合物形成颗粒状物质。HC 生成的原因包括缝隙效应、油蒸气的吸收和放出、沉积物的影响、容积淬熄等[2]，十分复杂多样，HC 主要包括烃类（主要成分）、炔类质。CO 主要产生在发动机气缸内的“富燃”区域的火足导致该区域生成大量中间产物 CO，此外高温也会产生部分 CO，大部分的 CO 会随着燃烧的进一步有少部分的 CO 会随着燃烧废气排出气缸。发动机尾 NO，占比大概在 95%以上[5]，其主要是由于燃烧过程气体 N2与 O2发生氧化反应生成 NO[4]。对人类健康的威胁由来已久，尾气中的 CO 极易与人体生中毒反应并危害中枢神经系统，NO 属于无色无味且

G 方程模型简介绍要用于研究预混火焰，如图 1-3 所示的拟反应发生在一个火焰薄层中，即火焰锋面，和已燃气体区并向新鲜气体区传播[49]。CF情形下，火焰很薄，可以通过火焰面密度与燃烧率[12]，这对于反应缸内各物质成分的变过程。3D CFM 模型广泛应用于雷诺平均模3D CFD 仿真具有精确模拟和预测发动机工程十分繁杂，导致 3D CFD 模型仿真在现阶，而通过简化 3D 模型得到的 1D 或 0D 模计算效率[18, 51]。0D CFM 模型能够弥补韦伯，给出缸内燃烧参数的物理意义，如火焰面积火焰燃烧速度等，并且能够对尾气排放和


本文编号：3376439