LPG轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、當(dāng)今社會(huì)日益嚴(yán)格的排放法規(guī)以及人類節(jié)約能源的意識(shí)對(duì)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，人們也越來越注重發(fā)展LPG（液化石油氣）、天然氣等內(nèi)燃機(jī)的代用燃料。而轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)作為內(nèi)燃機(jī)的一種，具有質(zhì)量輕、功重比高、運(yùn)行平穩(wěn)等許多往復(fù)機(jī)難以比擬的優(yōu)點(diǎn)，且更適合燃燒氣體燃料。因此，開展對(duì)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)燃用LPG的研究就十分有意義。本文以CFD軟件為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的動(dòng)態(tài)模擬，分析了混合氣當(dāng)量比、噴嘴位置、噴射時(shí)刻及噴射方向等影響因素對(duì)其燃燒特性和

2、NO排放的影響，相關(guān)結(jié)果為直噴式LPG轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的改善提供了初步的理論指導(dǎo)。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)以ANSYS FLUENT軟件為基礎(chǔ)并結(jié)合自編程序，建立了符合轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其工作過程的動(dòng)態(tài)模擬，并將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與國外已有文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了相關(guān)模型的可靠性。
　　(2)計(jì)算了混合氣當(dāng)量比對(duì)預(yù)混式LPG轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程及NO生成的影響，結(jié)果表明:轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的火焰?zhèn)鞑ミ^程

3、主要由缸內(nèi)湍流特性決定，當(dāng)量比對(duì)其影響較小，當(dāng)量比變化時(shí)，其整個(gè)燃燒持續(xù)期幾乎不變，氣缸壓力和溫度峰值隨當(dāng)量比的增大而增大;NO的生成量隨當(dāng)量比的增大呈先增后減的趨勢(shì)，在計(jì)算所選的三個(gè)當(dāng)量比中，當(dāng)量比為0.75時(shí)由于燃燒溫度和氧氣濃度都較高，其NO排放最多。
　　(3)研究了三個(gè)具有代表性的噴嘴位置在不同噴射時(shí)刻下直噴式LPG轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒特性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)噴嘴位于長軸頂點(diǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒持續(xù)性及穩(wěn)定性都較另外兩者更好;若發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及

4、其他噴射其他參數(shù)給定，發(fā)動(dòng)機(jī)存在一個(gè)最佳噴射提前角，此時(shí)燃燒室內(nèi)混合氣分布合理，放熱率和燃燒壓力峰值最高，燃燒持續(xù)時(shí)間短，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率高;直噴式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的NO排放主要由混合氣的分布決定，若能通過控制噴射使燃燒室內(nèi)混合氣當(dāng)量比為1左右的區(qū)域更大，就可以達(dá)到較預(yù)混式更低的水平。
　　(4)模擬得出了多個(gè)噴射方向下的最佳噴射時(shí)刻，并分析了其隨噴射方向的變化規(guī)律。噴射方向向上即逆流噴射時(shí)，其最佳噴射時(shí)刻下，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒持續(xù)期較向下更短，