汽车燃油辅助加热器数值模拟研究
发布时间：2022-09-29 10:55
在我国的一些北方地区,时常出现的极端低温情况,使得汽车性能变差。汽车燃油辅助加热器作为完全独立于发动机的加热装置,能够充分改善汽车冷启动。因此关于如何提高汽车燃油辅助加热器性能的研究具有重要的意义。本文利用数值模拟方法探究了各结构参数对汽车燃油辅助加热器性能的影响,并对原始模型进行了结构改进。主要工作与成果如下:（1）应用FLUENT软件对某汽车燃油辅助加热器进行了燃烧模拟,并对Y=0截面的温度场分布以及各组分分布进行了分析。结果显示,汽车燃油辅助加热器温度场均匀指数为50.48%,出口氮氧化物质量分数为2.25×10-7,出口平均CO质量分数为0.046,出口平均O2质量分数为0.039。模型内部温度场分布不均匀,火焰筒内后燃现象比较严重,整体CO、氮氧化物排放量不高但还有降低的空间。另外,由Y=0截面温度场和氮氧化物分布云图可以看出,在温度较高处,氮氧化物浓度比较高,可以推断出氮氧化物主要是由于局部温度过高所致,即产生的氮氧化物多为热力型。（2）分析了各结构参数对于汽车燃油辅助加热器的单一性能（即温度场均匀指数、出口氮氧化物含量）的影响。...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 汽车燃油辅助加热器简介
1.2.1 工作原理
1.2.2 分类
1.3 国内外研究现状
1.3.1 汽车燃油辅助加热器研究现状
1.3.2 燃烧器结构优化研究现状
1.4 问题的提出与研究思路
1.5 本文主要研究内容
2 汽车燃油辅助加热器的数值模拟技术原理
2.1 物理模型
2.2 数学模型
2.2.1 控制方程
2.2.2 湍流模型
2.2.3 液滴模型
2.2.4 燃烧模型
2.2.5 辐射模型
2.2.6 NOx生成模型
2.3 边界条件
2.4 网格划分及网格独立性考核
2.4.1 网格划分
2.4.2 网格独立性考核
2.5 模拟结果分析
2.5.1 温度场分析及温度场均匀指数
2.5.2 氮氧化物分布分析
2.5.3 一氧化碳分布分析
2.5.4 柴油雾化分析
2.5.5 氧气分布分析
2.6 本章小结
3 汽车燃油辅助加热器结构参数对性能的影响
3.1 喷口半径对性能的影响
3.1.1 喷口半径结构参数
3.1.2 喷口半径对单一性能的影响
3.2 一二次风进风量比对性能的影响
3.2.1 一二次风进风量比结构参数
3.2.2 一二次风进风量比对单一性能的影响
3.3 喷口距离对性能的影响
3.3.1 喷口距离结构参数
3.3.2 喷口距离对单一性能的影响
3.4 燃烧室长度对性能的影响
3.4.1 燃烧室长度结构参数
3.4.2 燃烧室长度对单一性能的影响
3.5 不同结构参数的汽车燃油辅助加热器综合性能评价
3.5.1 主成分分析
3.5.2 综合性能评价
3.5.3 评价结果分析
3.6 本章小结
4 汽车燃油辅助加热器结构改进
4.1 新结构的提出
4.2 网格划分
4.3 三种改进后模型冷态模拟结果对比
4.3.1 速度场对比
4.3.2 压力场对比
4.3.3 湍动能对比
4.3.4 改进后模型的流场分析
4.4 燃烧结果分析及对比
4.4.1 温度场分析及温度场均匀指数
4.4.2 氮氧化物分布分析
4.4.3 一氧化碳分布分析
4.4.4 柴油雾化分析
4.4.5 氧气分布分析
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 结论
5.2 本文创新点
5.3 工作不足和展望
参考文献
个人简历、在学校期间发表的学术论文及研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]低NOx燃烧器在汽车涂装烘干工艺的应用分析[J]. 张建福,陶禹,崔德源,高红杰. 现代制造技术与装备. 2018(05)
[2]基于PCA的钒和稀土添加对合金性能改善的最优方案[J]. 孙幸荣,罗敏,夏丹. 沈阳工业大学学报. 2018(03)
[3]基于主成分分析方法的并联机构参数优化[J]. 曾达幸,王娟娟,樊明洲,岳晓博,侯雨雷. 中国机械工程. 2017(24)
[4]不同结构参数对甲醇燃料大气式燃烧器引射性能影响分析及研究[J]. 金靖伟,孙姣,张旭,贾雷永,陈文义. 河北工业大学学报. 2017(02)
[5]低温下汽车加热器不易启动原因与解决方案[J]. 王春华. 汽车工程师. 2017(01)
[6]不同旋流强度下燃烧器燃烧特性的数值模拟[J]. 芮文明,刘宇,王爱华,张炎,田赛. 冶金能源. 2016(06)
[7]基于主成分分析的高炉用天然块矿性能评价[J]. 李新宇,张建良,苏步新,姚朝权,刘兴乐,张超. 中南大学学报(自然科学版). 2016(09)
[8]低氮燃气燃烧技术及燃烧器设计进展[J]. 苏毅,揭涛,沈玲玲,刘思远,郑君如,张世程,朱国庆. 工业锅炉. 2016(04)
[9]汽车加热器降低汽油机冷启动排放污染的分析[J]. 徐磊. 时代农机. 2015(12)
[10]喷嘴雾化特性的试验及数值模拟[J]. 林鸿亮,刘道银,刘猛,陈晓平. 动力工程学报. 2015(12)
博士论文
[1]重型柴油机低温燃烧及燃烧路径的研究[D]. 鹿盈盈.天津大学 2012
[2]低温条件下燃用乙醇汽油对汽车使用性能及城市交通的影响[D]. 强添纲.东北林业大学 2012
硕士论文
[1]浸没燃烧式气化器结构优化及性能研究[D]. 董文平.大连理工大学 2018
[2]新型裂解炉低NOx燃烧器的数值模拟研究[D]. 夏文娟.郑州大学 2018
[3]气暖式驻车加热器的设计与改进[D]. 张正.哈尔滨理工大学 2017
[4]重型车辆辅助燃油加热器优化分析[D]. 赵秀云.吉林大学 2017
[5]乙烯裂解炉内燃烧、流动、传热及裂解反应特性数值模拟研究[D]. 张凡.中国石油大学（北京） 2017
[6]扁平焰燃烧器NOx排放特性及结构优化研究[D]. 李文倩.中国石油大学（北京） 2017
[7]带有导流片的大速差射流燃烧器的数值研究[D]. 刘骏飞.南昌航空大学 2016
[8]汽车燃油加热器系统的设计与研究[D]. 张鹏飞.长春工业大学 2016
[9]汽油机冷启动的排放及控制技术的研究[D]. 刘志远.东北大学 2015
[10]富氧旋流燃烧器优化设计与数值模拟研究[D]. 陆骑.华中科技大学 2016
本文编号：3682463
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 汽车燃油辅助加热器简介
1.2.1 工作原理
1.2.2 分类
1.3 国内外研究现状
1.3.1 汽车燃油辅助加热器研究现状
1.3.2 燃烧器结构优化研究现状
1.4 问题的提出与研究思路
1.5 本文主要研究内容
2 汽车燃油辅助加热器的数值模拟技术原理
2.1 物理模型
2.2 数学模型
2.2.1 控制方程
2.2.2 湍流模型
2.2.3 液滴模型
2.2.4 燃烧模型
2.2.5 辐射模型
2.2.6 NOx生成模型
2.3 边界条件
2.4 网格划分及网格独立性考核
2.4.1 网格划分
2.4.2 网格独立性考核
2.5 模拟结果分析
2.5.1 温度场分析及温度场均匀指数
2.5.2 氮氧化物分布分析
2.5.3 一氧化碳分布分析
2.5.4 柴油雾化分析
2.5.5 氧气分布分析
2.6 本章小结
3 汽车燃油辅助加热器结构参数对性能的影响
3.1 喷口半径对性能的影响
3.1.1 喷口半径结构参数
3.1.2 喷口半径对单一性能的影响
3.2 一二次风进风量比对性能的影响
3.2.1 一二次风进风量比结构参数
3.2.2 一二次风进风量比对单一性能的影响
3.3 喷口距离对性能的影响
3.3.1 喷口距离结构参数
3.3.2 喷口距离对单一性能的影响
3.4 燃烧室长度对性能的影响
3.4.1 燃烧室长度结构参数
3.4.2 燃烧室长度对单一性能的影响
3.5 不同结构参数的汽车燃油辅助加热器综合性能评价
3.5.1 主成分分析
3.5.2 综合性能评价
3.5.3 评价结果分析
3.6 本章小结
4 汽车燃油辅助加热器结构改进
4.1 新结构的提出
4.2 网格划分
4.3 三种改进后模型冷态模拟结果对比
4.3.1 速度场对比
4.3.2 压力场对比
4.3.3 湍动能对比
4.3.4 改进后模型的流场分析
4.4 燃烧结果分析及对比
4.4.1 温度场分析及温度场均匀指数
4.4.2 氮氧化物分布分析
4.4.3 一氧化碳分布分析
4.4.4 柴油雾化分析
4.4.5 氧气分布分析
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 结论
5.2 本文创新点
5.3 工作不足和展望
参考文献
个人简历、在学校期间发表的学术论文及研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]低NOx燃烧器在汽车涂装烘干工艺的应用分析[J]. 张建福,陶禹,崔德源,高红杰. 现代制造技术与装备. 2018(05)
[2]基于PCA的钒和稀土添加对合金性能改善的最优方案[J]. 孙幸荣,罗敏,夏丹. 沈阳工业大学学报. 2018(03)
[3]基于主成分分析方法的并联机构参数优化[J]. 曾达幸,王娟娟,樊明洲,岳晓博,侯雨雷. 中国机械工程. 2017(24)
[4]不同结构参数对甲醇燃料大气式燃烧器引射性能影响分析及研究[J]. 金靖伟,孙姣,张旭,贾雷永,陈文义. 河北工业大学学报. 2017(02)
[5]低温下汽车加热器不易启动原因与解决方案[J]. 王春华. 汽车工程师. 2017(01)
[6]不同旋流强度下燃烧器燃烧特性的数值模拟[J]. 芮文明,刘宇,王爱华,张炎,田赛. 冶金能源. 2016(06)
[7]基于主成分分析的高炉用天然块矿性能评价[J]. 李新宇,张建良,苏步新,姚朝权,刘兴乐,张超. 中南大学学报(自然科学版). 2016(09)
[8]低氮燃气燃烧技术及燃烧器设计进展[J]. 苏毅,揭涛,沈玲玲,刘思远,郑君如,张世程,朱国庆. 工业锅炉. 2016(04)
[9]汽车加热器降低汽油机冷启动排放污染的分析[J]. 徐磊. 时代农机. 2015(12)
[10]喷嘴雾化特性的试验及数值模拟[J]. 林鸿亮,刘道银,刘猛,陈晓平. 动力工程学报. 2015(12)
博士论文
[1]重型柴油机低温燃烧及燃烧路径的研究[D]. 鹿盈盈.天津大学 2012
[2]低温条件下燃用乙醇汽油对汽车使用性能及城市交通的影响[D]. 强添纲.东北林业大学 2012
硕士论文
[1]浸没燃烧式气化器结构优化及性能研究[D]. 董文平.大连理工大学 2018
[2]新型裂解炉低NOx燃烧器的数值模拟研究[D]. 夏文娟.郑州大学 2018
[3]气暖式驻车加热器的设计与改进[D]. 张正.哈尔滨理工大学 2017
[4]重型车辆辅助燃油加热器优化分析[D]. 赵秀云.吉林大学 2017
[5]乙烯裂解炉内燃烧、流动、传热及裂解反应特性数值模拟研究[D]. 张凡.中国石油大学（北京） 2017
[6]扁平焰燃烧器NOx排放特性及结构优化研究[D]. 李文倩.中国石油大学（北京） 2017
[7]带有导流片的大速差射流燃烧器的数值研究[D]. 刘骏飞.南昌航空大学 2016
[8]汽车燃油加热器系统的设计与研究[D]. 张鹏飞.长春工业大学 2016
[9]汽油机冷启动的排放及控制技术的研究[D]. 刘志远.东北大学 2015
[10]富氧旋流燃烧器优化设计与数值模拟研究[D]. 陆骑.华中科技大学 2016
本文编号：3682463
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