柴油機缸內(nèi)輻射換熱的數(shù)值模擬.pdf

1、柴油機缸內(nèi)的燃燒及熱輻射問題是內(nèi)燃機傳熱研究的一個分支，隨著測試技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，使得深入研究內(nèi)燃機缸內(nèi)的傳熱問題成為可能。通過對傳熱問題的研究，可以預測內(nèi)燃機部件在高溫作用下產(chǎn)生熱疲勞、熱變形以及燃燒釋放的熱量轉(zhuǎn)化為機械功的效率，同時對于日益嚴重的內(nèi)燃機排放問題的研究產(chǎn)生積極的影響。柴油機缸內(nèi)的傳熱以對流和輻射為主，已有的文獻對缸內(nèi)對流換熱的研究較為深入，而缸內(nèi)熱輻射問題由于其復雜性，研究還有待于深入進行。為此本文較為系統(tǒng)地從理

2、論計算上對柴油機缸內(nèi)的燃燒及熱輻射進行了較為深入地研究。 本文以單缸135直噴式柴油機為研究對象，首先采用GAMBIT軟件建立燃燒室模型，劃分網(wǎng)格后導入FLUENT軟件進行缸內(nèi)輻射換熱數(shù)值模擬。FLUENT軟件所提供的圖形、曲線以及視頻文件等功能，可以直觀地表示缸內(nèi)燃燒過程的碳煙濃度、溫度以及輻射傳熱量的分布，為形象地揭示缸內(nèi)碳煙濃度、溫度以及輻射傳熱量的分布規(guī)律提供方便。 隨后對單缸135直噴式柴油機缸內(nèi)的輻射傳熱和燃

3、燒過程進行了三維數(shù)值模擬計算，燃燒室的網(wǎng)格采用分塊網(wǎng)絡(luò)劃分法。用單步碳煙模型和P-1近似模型分別對缸內(nèi)的燃燒和輻射傳熱進行計算，并分析了燃燒室溫度、碳粒濃度、壁面的輻射熱流量隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，以及轉(zhuǎn)速、載荷和噴油提前角對于碳粒濃度和輻射傳熱量的影響。 數(shù)值模擬的結(jié)果表明：隨著柴油機負荷的增加，碳粒濃度變濃；而隨著柴油機的轉(zhuǎn)速上升，碳煙濃度減少；噴提前角過大時，碳煙濃度隨著噴油提前角的增加而變濃。柴油機的負荷和轉(zhuǎn)速對氣缸內(nèi)輻射