柴油噴霧撞壁混合氣形成過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、燃油的霧化、破碎、蒸發(fā)和混合氣形成的好壞嚴(yán)重影響著直噴式柴油機(jī)的點火、燃燒和排放性能。對于中小缸徑直噴式柴油機(jī)，油束不可避免地會與燃燒室壁面相撞，在燃燒室壁面形成油膜，使燃油在壁面堆積，導(dǎo)致較高的HC和CO排放以及燃油消耗量的增加。均質(zhì)充量壓縮著火燃燒(HCCI)被證明是實現(xiàn)柴油機(jī)的超低NOx和微粒排放的有效途徑。因此深入研究利用燃油碰壁的特性，改善碰壁后的燃燒室內(nèi)燃油的濃度分布，使燃油空氣均勻混合，實現(xiàn)HCCI燃燒解決以上問題的最好方

2、法。 為了進(jìn)一步深入研究噴霧碰壁過程，本課題利用大型CFD軟件STAR-CD對柴油噴霧撞壁混合氣形成的過程進(jìn)行數(shù)值模擬研究。在對燃油平板撞壁特性研究的基礎(chǔ)上，作者設(shè)計開發(fā)了新型燃燒室，它是通過控制碰壁的形式，如噴霧特性和碰壁區(qū)幾何結(jié)構(gòu)，來影響碰壁后油束的形狀，發(fā)展方向和擴(kuò)散程度，從而影響缸內(nèi)混合氣的形成和發(fā)展，實現(xiàn)高效燃燒的。本文重點對新型燃燒室內(nèi)的噴霧撞壁混合過程進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明，新型燃燒室的凸臺的加入，改變了碰壁后油束

3、的形狀和發(fā)展方向，燃油擴(kuò)散程度加大，蒸發(fā)率增加，形成的混合氣較為均勻，接近HCCI燃燒。 對燃油平板撞壁和新型燃燒室內(nèi)燃油撞壁混合過程進(jìn)行對比研究發(fā)現(xiàn)，燃油平板相撞后在壁面處形成壁面射流，靠近壁面處燃油濃度很高，很難與空氣混合，而在新型燃燒室內(nèi)，從噴孔噴出的高速燃油粒子在撞擊凸臺后分為兩部分，一部分發(fā)生二次射流，油束發(fā)展方向改變，另一部分沿原來的噴射方向，由于燃油多次撞壁破碎及對空氣卷吸量的增加，形成的混合氣較為均勻；改變噴射角