柴油機(jī)缸內(nèi)流動及噴霧燃燒特性的三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、柴油機(jī)直噴式燃燒系統(tǒng)與分隔式燃燒系統(tǒng)相比，燃油消耗率要低9％-15％左右，因此，其應(yīng)用越來越廣泛。直噴式柴油機(jī)進(jìn)排氣道及缸內(nèi)流場的分布對混合氣的形成有著決定性影響，直接決定了其燃燒過程及排放特性，對柴油機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性及NOx和PM排放也有著極大的作用。三維數(shù)值模擬CFD計(jì)算方法的迅速發(fā)展，使得人們詳盡分析柴油機(jī)內(nèi)部流場及噴油燃燒過程成為可能，為燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。
　　本文運(yùn)用三維CFD軟件AVL-FIRE，結(jié)合一維仿真

2、軟件AVL-BOOST，針對4B26型增壓直噴柴油機(jī)建立了其數(shù)學(xué)模型及計(jì)算物理模型，并進(jìn)行了三維數(shù)值模擬研究，深入研究分析了原機(jī)的進(jìn)氣壓縮做功過程及缸內(nèi)流場的分布，并對柴油機(jī)燃油的噴射霧化做了分析模擬，直觀的展示了噴射霧化歷程。采取的數(shù)學(xué)模型包括噴霧模型、燃燒模型、排放物模型，采用的噴霧模型包括Dokowicz蒸發(fā)模型、WAVE破碎模型、Walljetl碰壁模型以及Enable湍流擴(kuò)散模型;燃燒模型采用了EBU湍流燃燒模型以及自點(diǎn)火模型

3、;采用的排放物模型有ExtendedZeldovich氮氧化物模型以及Frolov Kinetic碳煙排放模型，并利用有限體積法對建立的數(shù)學(xué)方程進(jìn)行離散化，進(jìn)而利用SIMPLE算法進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算分析，計(jì)算獲得了不同曲軸轉(zhuǎn)角下的缸內(nèi)壓力及溫度的曲線圖，以及NOx、Soot質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨曲軸轉(zhuǎn)角變化的曲線圖，并且分析了其變化過程及影響因數(shù)。
　　為了深入分析不同的燃燒室結(jié)構(gòu)對增壓柴油機(jī)缸內(nèi)噴霧燃燒過程及排放的影響，本文對原機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)進(jìn)

4、行了參數(shù)化定義，利用變參數(shù)法分析了不同燃燒室凸臺高度，縮口比及徑深比對缸內(nèi)流場及缸內(nèi)瞬時(shí)渦流比的影響，以及對缸內(nèi)溫度壓力曲線和排放污染物濃度的影響。計(jì)算結(jié)果表明:在同樣的循環(huán)噴油量的前提下，隨著燃燒室的凸臺高度的增加，渦流保持性稍低，缸內(nèi)平均溫度及NOx生成量會提高，而平均壓力和Soot生成量會有所減低。隨著燃燒室縮口比的減小，缸內(nèi)渦流強(qiáng)度會變大，平均壓力和Soot生成量會增加，而平均溫度及NOx會有所減小。徑深比越小，燃燒室內(nèi)形成擠流