二甲醚發(fā)動機燃油噴射過程的數(shù)值模擬及其試驗研究.pdf

1、二甲醚以其清潔高效的燃燒性能而成為一種理想的柴油機替代燃料，但由于二甲醚特殊的物理、化學性質(zhì)，使它在柴油機上的應用仍存在不少問題，其中關(guān)鍵是燃油噴射系統(tǒng)的設(shè)計。 本文在閱讀了大量的關(guān)于二甲醚代用燃料研究和發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)數(shù)值模擬等文獻基礎(chǔ)上，綜述了二甲醚代用燃料的特點，二甲醚發(fā)動機噴油系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問題及其應滿足的基本要求，并對燃油噴射系統(tǒng)數(shù)值模擬的目的、意義和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進行了較深入的分析。 本文通過對二甲醚發(fā)動機

2、目前常用的泵－管－嘴燃油噴射系統(tǒng)的合理模型化，建立了燃油噴射過程及其壓力變化的數(shù)學模型，并與高壓油泵和噴油嘴邊界的質(zhì)量守恒方程和運動件的運動方程相耦合，利用FORTRAN語言進行了計算機編程，開發(fā)了二甲醚發(fā)動機燃油噴射過程的模擬計算程序軟件。該軟件以特征線法和有限差分法為基礎(chǔ)，進行了高壓油管內(nèi)壓力波和速度波波動方程的求解。該模擬程序較全面地考慮了二甲醚的熱物性、供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)對燃油噴射過程的影響。借助于該計算程序軟件，

3、可以進行二甲醚發(fā)動機燃油噴射過程的參數(shù)分析，可以獲得針閥升程曲線、油泵端和噴嘴端的油管壓力波曲線。發(fā)動機臺架實驗驗證結(jié)果表明，計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好，該計算軟件是開展二甲醚發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)設(shè)計與性能改進的一個有力的工具。 本文作者為使所開發(fā)軟件能更好地符合工程實用化的需要，還進行了基于VB的可視化人機界面設(shè)計編程，技術(shù)人員可以通過友好的人機界面操作而隨時改變程序的初始參數(shù)，并通過后處理中的繪圖功能直觀地了解和分析模擬計算結(jié)

4、果的變化趨勢。這樣一來，不僅克服了FORTRAN語言不能支持可視化編程的缺點，使得計算結(jié)果能以曲線的形式更加直觀的顯示出來，而且也為源程序初始參數(shù)的調(diào)試和計算結(jié)果的處理帶來了極大的方便。 本文針對二甲醚發(fā)動機高壓燃油泵存在較嚴重的燃油泄漏問題，運用大型有限元分析軟件ANSYS中的液固耦合模型，對二甲醚發(fā)動機中柱塞偶件配合面環(huán)帶間隙內(nèi)的燃油流場進行了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的耦合計算分析，提出了解決二甲醚發(fā)動機燃油泄漏問題的技術(shù)措施，這對解決二