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喷雾喷油参数对双对置发动机喷雾燃烧过程影响

收藏本文 2024-01-23 点赞:9845 浏览:36057 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着环境污染的日渐加剧和石油资源的日益枯竭,以及各国对排放的要求越来越严格,由此对发动机的动力性、经济性、排放性提出了更高的要求,OPOC发动机以其轻质,高功率密度等优点,得到了广泛的关注。对缸内喷雾燃烧历程的改善是解决上面陈述的不足的关键因素,而喷油系统直接影响燃油的雾化质量,进而影响缸内混合气形成与燃烧历程。由此,探讨喷油系统参数对OPOC发动机喷雾燃烧历程的影响规律具有十分重要的作用。本论文系统的论述了缸内喷雾燃烧历程的三维数值模拟计算策略和数值计算模型,对缸内气体湍流模型、喷雾模型、缸内燃烧和排放模型进行了具体的论述浅析。运用三维CFD软件FIRE对缸内的喷雾燃烧历程进行了数值模拟,浅析了喷油提前角和喷孔直径对OPOC发动机混合气形成、燃烧和排放的影响规律,着重考察了对滞燃期、放热率、燃空当量比、燃油蒸发率、温度场和排放物质量分数的影响,探讨结果表明:(1)喷油提前角的影响:随着喷油的提前,燃烧开始时刻提前,滞燃期变长,在此期间喷入燃烧室的燃料增加,燃烧开始时刻的燃油蒸发率增大,导致预混合燃烧增强,放热率的峰值增大,同时缸内最高燃烧温度也随之增大,这有利于指示功率的增加,但同时也会引起最大爆发压力的迅速升高,并且缸内温度的升高会引起NOx排放量增加,由于燃烧比较充分,所以Soot排放量会相应减少。(2)喷孔直径的影响:喷孔直径对滞燃期的影响不大,在喷油量相同的条件下,喷孔直径增大,油束的贯穿距离增大,容易导致燃油着壁,使得燃烧不充分,Soot排放量增加。随着喷孔直径的减小,D变小,未蒸发燃油质量减少,提升了燃油的雾化质量,有利于提升指示功率,并适当减小了燃油消耗率,减小喷孔直径对Soot排放的制约效果比较显著,但同时缸内温度的升高也会导致NOx排放量的增加。关键词:OPOC发动机论文喷雾燃烧模拟论文喷油提前角论文喷孔直径论文

    摘要4-5

    Abstract5-10

    1 绪论10-23

    1.1 课题的探讨背景及作用10-11

    1.2 国内外探讨近况及进展走势11-21

    1.2.1 对置活塞对置气缸发动机进展近况11-13

    1.2.2 内燃机燃烧历程数值模拟的进展近况13-17

    1.2.3 喷油参数对喷雾与燃烧历程影响的探讨近况17-21

    1.3 FIRE 软件介绍21-22

    1.4 论文的主要工作22-23

    2 OPOC 发动机喷雾燃烧历程的数学模型23-42

    2.1 基本制约方程23-25

    2.1.1 质量守恒方程23

    2.1.2 动量守恒方程23-24

    2.1.3 能量守恒方程24

    2.1.4 组分守恒方程24-25

    2.2 气相湍流运动模型25-26

    2.2.1 湍流运动概述25

    2.2.2 湍流模型25-26

    2.3 喷雾模型26-36

    2.3.1 基本方程26-28

    2.3.2 蒸发模型28-30

    2.3.3 破碎模型30-32

    2.3.4 碰壁模型32-34

    2.3.5 湍流扩散模型34-36

    2.4 着火与燃烧模型36-38

    2.4.1 着火模型36-37

    2.4.2 湍流燃烧模型37-38

    2.5 排放模型38-41

    2.5.1 氮氧化物生成模型38-39

    2.5.2 碳烟生成模型39-41

    2.6 本章小结41-42

    3 仿真模型及计算条件42-50

    3.1 发动机的结构及运转参数42

    3.2 OPOC 发动机运动学浅析42-45

    3.3 仿真模型的建立45-47

    3.3.1 三维几何模型的建立45-46

    3.3.2 计算网格的生成46-47

    3.4 计算初始条件和边界条件47-49

    3.4.1 初始条件47-49

    3.4.2 边界条件49

    3.5 本章小结49-50

    4 仿真结果及浅析50-75

    4.1 喷油提前角对喷雾和燃烧历程的影响50-63

    4.1.1 喷油提前角对喷油历程的影响50-52

    4.1.2 喷油提前角对缸内油气混合的影响52-55

    4.1.3 喷油提前角对缸内燃烧历程的影响55-61

    4.1.4 喷油提前角对排放的影响61-63

    4.2 喷孔直径对喷雾和燃烧历程的影响63-73

    4.2.1 喷孔直径对喷雾和混合气形成的影响63-67

    4.2.2 喷孔直径对缸内燃烧历程的影响67-72

    4.2.3 喷孔直径对排放的影响72-73

    4.3 本章小结73-75

    5 全文总结与展望75-77

    5.1 全文总结75-76

    5.2 工作展望76-77

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