直噴式柴油機(jī)燃用二甲醚的燃燒室流場(chǎng)模擬及改進(jìn).pdf

1、二甲醚(DME)是一種新型的、清潔的柴油機(jī)代用燃料，與柴油相比，其理化特性有著明顯的差異。在柴油機(jī)上燃用二甲醚，可以改善排氣污染和緩解石油危機(jī)。作為發(fā)動(dòng)機(jī)熱力過(guò)程的基礎(chǔ)，二甲醚在缸內(nèi)的噴射和霧化過(guò)程對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒排放有著決定性的作用。本文在閱讀分析大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，考慮到二甲醚的理化特性，從數(shù)值模擬的角度對(duì)二甲醚在缸內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng)和噴霧流場(chǎng)特性進(jìn)行了研究。 由于壓燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒和排放過(guò)程主要取決于氣缸內(nèi)混合氣的形成，而

2、氣缸或燃燒室內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng)和燃料的噴霧特性，是影響柴油機(jī)混合氣形成和燃燒過(guò)程的關(guān)鍵。因此，本文利用AVL公司的FIRE軟件，在對(duì)比了二甲醚與柴油的理化特性的基礎(chǔ)上，對(duì)二甲醚在ZSll00單缸柴油機(jī)上的應(yīng)用作了一個(gè)數(shù)值模擬計(jì)算。由于原機(jī)的燃燒室(定義為I型)和噴油器相對(duì)于氣缸中心線是偏置的，為參照對(duì)比，建立了燃燒室中心線和噴油器位置皆與氣缸中心線重合時(shí)候的模型(定義為II型)，用來(lái)與原燃燒室的計(jì)算結(jié)果作對(duì)比分析。 計(jì)算結(jié)果表明，I型

3、產(chǎn)生的渦流運(yùn)動(dòng)要較II型早，且在壓縮和膨脹沖程形成的渦流運(yùn)動(dòng)都是左右j}對(duì)稱的，由于渦流運(yùn)動(dòng)的非對(duì)稱，要想形成缸內(nèi)均勻混合氣就要求噴油也非對(duì)稱，即上止點(diǎn)前右側(cè)區(qū)域噴油多，而上止點(diǎn)后左側(cè)區(qū)域噴油多，這就給噴油帶來(lái)了難度。且在原機(jī)的噴油壓力下，油束噴射撞壁現(xiàn)象嚴(yán)重，這不僅造成了燃油分布不均，且嚴(yán)重影響燃燒過(guò)程。而II型燃燒室在噴油器也對(duì)稱分布的情況下，雖然也有噴油撞壁出現(xiàn)，但是左右渦流運(yùn)動(dòng)呈對(duì)稱分布，這就與噴油器的噴油油束相協(xié)調(diào)一致了，有利

4、于形成均勻混合氣。 考慮到二甲醚的性質(zhì)，并在模擬計(jì)算的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了兩種對(duì)稱燃燒室。兩種燃燒室的凹坑和噴油器中置，且保持原壓縮比不變。兩種燃燒室共同特點(diǎn)是在凹坑中間有個(gè)凸臺(tái)，且都是中央對(duì)稱的。二者不同之處在于坑底到中央凸坑的型線不一樣，In型為直線，Ⅳ型為兩段式直線，目的主要是為了研究凸臺(tái)形狀不同時(shí)燃燒室內(nèi)的氣流特性的變化情況。考慮到二甲醚的良好霧化能力和撞壁的出現(xiàn)，計(jì)算時(shí)將噴油壓力調(diào)小了。計(jì)算結(jié)果顯示，不同凸臺(tái)形成的缸內(nèi)氣流有所