基于CFD的小型增壓汽油機燃燒系統優(yōu)化設計.pdf

1、天津大學碩士學位論文基于基于CFD的小型增壓汽油機燃燒系統優(yōu)化的小型增壓汽油機燃燒系統優(yōu)化設計設計CombustionSystemOptimalDesignofTurbogedDownsizingGasolineEngineBasedonCFD學科專業(yè)：動力機械及工程研究生：瞿偉指導教師：徐玉梁研究員天津大學機械工程學院2016年12月I中文摘要中文摘要當前能源與環(huán)境問題不斷加重，節(jié)能減排任務日益嚴峻。增壓小型化作為汽油機節(jié)能降耗的有效

2、手段之一，得到了廣泛關注。本文以一款1.0L三缸增壓汽油機為研究對象，針對汽油機增壓強化后爆震傾向增加、壓縮比提高受限等問題，從優(yōu)化缸內流場結構的角度，采用CFD手段對多套燃燒系統進行了瞬態(tài)仿真，深入研究氣道、燃燒室、活塞結構對提高缸內滾流比、湍動能的作用和影響。首先，依據氣道設計原則，設計了3組進氣道，并分別與基礎燃燒室組成3套燃燒系統，在5500rmin全負荷工況下進行瞬態(tài)仿真。結果顯示，PtC氣道能產生最強的缸內滾流運動，缸內瞬態(tài)

3、滾流比與平均湍動能分別達到2.85和377m2s2；3套燃燒系統壓縮末端的湍動能都超過了200m2s2，但湍動能都偏進氣側，會導致火焰?zhèn)鞑ゲ粚ΨQ，爆震傾向增加。其次，對燃燒室masking結構進行了深入研究。對比樣機開發(fā)階段PtAmasking燃燒系統的瞬態(tài)仿真與試驗結果，對計算模型的準確性進行了驗證。以PtC為優(yōu)化氣道，研究了燃燒室masking對增大缸內滾流比、規(guī)范湍動能位置的作用。在基礎燃燒室的結構上，設計了3組帶masking結

4、構的燃燒室，并分別與PtC氣道組成3套燃燒系統。5500rmin、2000rmin全負荷工況下的瞬態(tài)仿真結果顯示，相比PtC氣道基礎燃燒室，帶進排氣masking結構的C03燃燒系統使缸內滾流比、湍動能分別增加10%和6.9%；單獨采用masking結構不能使2種典型工況下的湍動能居中。然后，以PtC氣道C03燃燒室為基礎，重新設計了3組不同頂部形貌的活塞，仿真分析了3套新活塞燃燒系統缸內流場與湍動能分布。依據仿真結果，在3組活塞基礎上

5、調整凹坑結構、傾斜面高度，設計了2組優(yōu)化活塞。2組優(yōu)化活塞5500rmin、2000rmin的瞬態(tài)仿真結果顯示，P04活塞在高速、低速下都能使湍動能居中；P05活塞在低速時缸內湍動能居中，高速時湍動能偏進氣側；活塞頂面凹坑結構會在一定程度上降低缸內滾流比及湍動能數值。最后，分別對PtC燃燒系統、C03燃燒系統與P04燃燒系統進行的燃燒模擬顯示，C03燃燒系統缸內火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤煊赑tC與P04燃燒系統，但缸內進氣側火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤煊谂艢鈧龋?/p>