柴油機缸內流動及噴霧燃燒特性的三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、柴油機直噴式燃燒系統(tǒng)與分隔式燃燒系統(tǒng)相比，燃油消耗率要低9％-15％左右，因此，其應用越來越廣泛。直噴式柴油機進排氣道及缸內流場的分布對混合氣的形成有著決定性影響，直接決定了其燃燒過程及排放特性，對柴油機的動力性、經(jīng)濟性及NOx和PM排放也有著極大的作用。三維數(shù)值模擬CFD計算方法的迅速發(fā)展，使得人們詳盡分析柴油機內部流場及噴油燃燒過程成為可能，為燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化奠定了基礎。
　　本文運用三維CFD軟件AVL-FIRE，結合一維仿真

2、軟件AVL-BOOST，針對4B26型增壓直噴柴油機建立了其數(shù)學模型及計算物理模型，并進行了三維數(shù)值模擬研究，深入研究分析了原機的進氣壓縮做功過程及缸內流場的分布，并對柴油機燃油的噴射霧化做了分析模擬，直觀的展示了噴射霧化歷程。采取的數(shù)學模型包括噴霧模型、燃燒模型、排放物模型，采用的噴霧模型包括Dokowicz蒸發(fā)模型、WAVE破碎模型、Walljetl碰壁模型以及Enable湍流擴散模型;燃燒模型采用了EBU湍流燃燒模型以及自點火模型

3、;采用的排放物模型有ExtendedZeldovich氮氧化物模型以及Frolov Kinetic碳煙排放模型，并利用有限體積法對建立的數(shù)學方程進行離散化，進而利用SIMPLE算法進行數(shù)值模擬計算分析，計算獲得了不同曲軸轉角下的缸內壓力及溫度的曲線圖，以及NOx、Soot質量分數(shù)隨曲軸轉角變化的曲線圖，并且分析了其變化過程及影響因數(shù)。
　　為了深入分析不同的燃燒室結構對增壓柴油機缸內噴霧燃燒過程及排放的影響，本文對原機燃燒室結構進

4、行了參數(shù)化定義，利用變參數(shù)法分析了不同燃燒室凸臺高度，縮口比及徑深比對缸內流場及缸內瞬時渦流比的影響，以及對缸內溫度壓力曲線和排放污染物濃度的影響。計算結果表明:在同樣的循環(huán)噴油量的前提下，隨著燃燒室的凸臺高度的增加，渦流保持性稍低，缸內平均溫度及NOx生成量會提高，而平均壓力和Soot生成量會有所減低。隨著燃燒室縮口比的減小，缸內渦流強度會變大，平均壓力和Soot生成量會增加，而平均溫度及NOx會有所減小。徑深比越小，燃燒室內形成擠流