直噴柴油機(jī)燃用二甲醚缸內(nèi)工作過程CFD模擬.pdf

1、直噴柴油機(jī)燃用二甲醚缸內(nèi)工作過程CFD模擬動(dòng)力機(jī)械及工程專業(yè)二甲醚(DME)是一種新型的、清潔的柴油機(jī)替代燃料。目前，二甲醚在柴油機(jī)上進(jìn)行推廣應(yīng)用還處于研究階段，研究二甲醚的燃燒性能，對(duì)于開發(fā)和優(yōu)化二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)具有指導(dǎo)意義。本文系統(tǒng)地論述了缸內(nèi)工作過程的三維數(shù)學(xué)模型和數(shù)值計(jì)算方法，并且運(yùn)用奧地利AVL公司的FIRE軟件對(duì)二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)的氣相流動(dòng)過程、噴霧過程和燃燒過程等缸內(nèi)過程進(jìn)行了模擬計(jì)算。較詳細(xì)地展示了缸內(nèi)流場(chǎng)、噴霧發(fā)展形態(tài)、噴霧液滴

2、的空間分布情況及其燃燒的溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)。 由于沒有考慮進(jìn)排氣過程，進(jìn)氣道、進(jìn)氣門、排氣道和排氣門等細(xì)節(jié)可不考慮，簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)可降低其對(duì)網(wǎng)格的影響。在生成仿真的網(wǎng)格時(shí)，利用UG導(dǎo)出三角化的ω燃燒室，在不改變壓縮比，保證燃燒室流域特性的前提下，為<'*>．stl格式的表面模型加余隙高度的容積，由于燃燒室的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，用FIRE的自動(dòng)分網(wǎng)命令生成以六面體為主的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，燃燒室壁生成一層連續(xù)單元。用于計(jì)算燃燒過程中傳熱損失，文中利用

3、了FIRE的動(dòng)網(wǎng)格方法模擬氣缸在不同曲軸轉(zhuǎn)角處的網(wǎng)格，由于活塞的運(yùn)動(dòng)特性，所以用六面體網(wǎng)格離散，大大提高了仿真收斂速度，隨著活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸網(wǎng)格變得過于密集，文中采用再劃分命令重新劃分氣缸區(qū)域網(wǎng)格，通過調(diào)整參數(shù)，計(jì)算出的示功圖與燃燒分析儀實(shí)際測(cè)量出的數(shù)據(jù)基本吻合。 文中還分別考察了噴油提前角為8°CA、11°CA以及進(jìn)氣溫度為25℃、40℃對(duì)二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的影響。噴油提前角是影響燃燒滯燃期的重要參數(shù)，噴油提

4、前角大的工況，燃油噴入燃燒室時(shí)缸內(nèi)空氣的密度小，溫度低，燃油霧化所需時(shí)問長(zhǎng)，sauter平均直徑大，油滴汽化的表面積越小，所以油束霧化效果不好。所受到的韋伯?dāng)?shù)大，說明噴注的飛馳慣性力愈大于它的表面張力。這時(shí)噴注越不穩(wěn)定，即它將不斷地被撕裂、破碎和細(xì)化，直到臨界韋伯?dāng)?shù)為止。所以噴油提前角大的，滯燃期變長(zhǎng)，在預(yù)混燃燒期內(nèi)，達(dá)到可燃混合氣條件的燃?xì)饬吭龆?，參加燃燒的燃油量增多，最大燃燒溫度?huì)增加，高溫導(dǎo)致NOx排放的大量增加。過多地增大噴油提