柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著能源和環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境在全社會(huì)已經(jīng)形成共識(shí)。而柴油是由石油提煉而來的，所以為了節(jié)約石油資源，世界各國對(duì)柴油機(jī)的燃燒與排放等各方面的規(guī)定都更加嚴(yán)格。這就需要我們深入研究燃燒與排放問題。研究柴油機(jī)燃燒與排放的方法主要有實(shí)驗(yàn)法與數(shù)值模擬法兩種，它們各有所長，本論文采用第二種方法對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行燃燒過程數(shù)值模擬研究。
　　本文運(yùn)用FIRE軟件建立柴油機(jī)燃燒的計(jì)算模型，然后設(shè)置合理的邊界條件、初始條件以及選擇合理數(shù)學(xué)模

2、型，對(duì)從進(jìn)氣門關(guān)閉到排氣門打開的過程進(jìn)行模擬計(jì)算，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了模型的校核與驗(yàn)證，并對(duì)額定工況（2500r/min）下的熱力參數(shù)與物理場進(jìn)行研究。結(jié)果表明：在367°CA壓力到最大值17.34MPa；376°CA平均溫度達(dá)到最大值1888K；410°CA時(shí)NOx質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值1.45×10-5，此后基本保持不變。碳煙是邊生成邊氧化的，在364.9°CA附近其質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值3.365×10-5，然后慢慢減少；同時(shí)從溫

3、度場可以看出，在上止點(diǎn)附近358°CA，由于缸內(nèi)壓力升高率特別大，所以溫度升高也特別快；隨著燃燒強(qiáng)度降低，缸內(nèi)溫度逐漸降低。
　　在此基礎(chǔ)上，本論文研究了噴霧錐角對(duì)燃燒的影響。它主要影響油束在缸內(nèi)的貫穿部位和油滴顆粒發(fā)生碰壁的位置，如果噴霧錐角過小會(huì)使得油霧在燃燒室凹坑處大量累積，對(duì)燃油的擴(kuò)散和混合不利；適當(dāng)增大噴霧錐角會(huì)使燃油沿著燃燒室的凹坑壁面移動(dòng)，使它與更多空氣接觸并互相作用，促進(jìn)燃油和空氣的混合。
　　此外，還研究了

4、噴油提前角對(duì)燃燒的影響。結(jié)果表明：減小提前角，放熱率曲線會(huì)整體往后移動(dòng)并且其峰值會(huì)減??；增大提前角，缸內(nèi)燃燒起點(diǎn)提前，缸內(nèi)最大壓力、壓力升高率、最高溫度明顯變大，同時(shí)N Ox生成也表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，并得出當(dāng)提前角從5°CA提前到9°CA時(shí)，NOx的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也從1.1×10-5增加到1.9×10-5的結(jié)論。所以適當(dāng)?shù)販p小提前角能夠避免柴油機(jī)粗暴工作、減小燃燒噪聲和N Ox的生成量，但是隨著提前角的減小，Soot排放會(huì)增加。當(dāng)提前角不同