柴油機(jī)缸內(nèi)流體流動(dòng)數(shù)值分析.pdf

1、柴油機(jī)由于能量密度高，燃油消耗率低，燃油經(jīng)濟(jì)性好，功率和轉(zhuǎn)速范圍寬廣，在家用轎車、交通運(yùn)輸和工程機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用。但是由于能源危機(jī)和環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)重，柴油機(jī)節(jié)能和降低排放成為柴油機(jī)研究人員所追求的目標(biāo)。柴油機(jī)內(nèi)部氣流運(yùn)動(dòng)組織是否合理，不僅影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，而且影響其排煙、排污、噪聲和工作的可靠性。據(jù)此，要改進(jìn)燃燒和減輕污染，就必須研究內(nèi)燃機(jī)工作過程中的氣流運(yùn)動(dòng)。本文以某柴油機(jī)為研究對(duì)象，利用流體流動(dòng)和傳熱動(dòng)力學(xué)方

2、程為基礎(chǔ)的數(shù)值計(jì)算方法對(duì)柴油機(jī)的進(jìn)排氣過程和壓縮過程進(jìn)行了仿真分析。 以某缸徑為240mm的機(jī)車柴油機(jī)氣缸及進(jìn)排氣道建立計(jì)算幾何模型，利用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)不同轉(zhuǎn)速、不同燃燒室形狀的氣缸內(nèi)速度場、溫度場以及壓力場的分布進(jìn)行了仿真。計(jì)算中流動(dòng)控制方程為連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程，紊流模擬采用k-ε兩方程湍流模型，數(shù)值計(jì)算采用有限體積法，差分格式為迎風(fēng)差分格式，速度一壓力耦合采用SIMPLE算法。由于內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)進(jìn)排氣閥以及活塞都處

3、于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中，對(duì)這一部分運(yùn)用了動(dòng)網(wǎng)格守恒方程。對(duì)柴油機(jī)缸內(nèi)氣流在不同沖程的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了仿真，并且在此基礎(chǔ)上對(duì)不同轉(zhuǎn)速、不同燃燒室形狀、不同配氣相位時(shí)氣缸內(nèi)部的氣流運(yùn)動(dòng)的影響進(jìn)行了分析研究。 通過計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)：燃燒室的形狀對(duì)缸內(nèi)氣流組織影響較大，收口深坑型燃燒室更有利于在壓縮過程中形成渦流；在高轉(zhuǎn)速情況下，缸內(nèi)氣流的平均溫度、平均壓力、平均速度以及湍流動(dòng)能都要高于在低轉(zhuǎn)速的工況；轉(zhuǎn)速對(duì)內(nèi)燃機(jī)的換氣過程有較大的影響，在不同的轉(zhuǎn)速工