內(nèi)燃機(jī)燃燒壓力高頻振蕩的熱聲耦合機(jī)理研究.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒時(shí)壓力高頻振蕩是產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒噪聲的重要因素。燃燒噪聲的強(qiáng)弱可以用缸內(nèi)壓力的頻譜曲線作為評(píng)定方法。所以，準(zhǔn)確獲取缸內(nèi)燃燒的壓力曲線對(duì)分析燃燒噪聲有著重要的意義。利用試驗(yàn)手段測(cè)試得到發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的壓力曲線來(lái)研究和分析燃燒噪聲是目前常用的方法?；谠囼?yàn)測(cè)試得到的都是高頻振蕩的缸內(nèi)壓力曲線，而使用各種發(fā)動(dòng)機(jī)模擬軟件計(jì)算得到的缸內(nèi)壓力曲線都是光滑曲線。如果使用模擬軟件計(jì)算后的光滑曲線評(píng)估燃燒噪聲，則會(huì)帶來(lái)很大的失真性。
　　在

2、發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的燃燒過(guò)程中，燃燒室的容積隨著時(shí)間在不停地變化，燃燒室內(nèi)的燃燒源分布也隨之變化。針對(duì)這樣一個(gè)復(fù)雜多變的物理、化學(xué)過(guò)程，本文以?xún)?nèi)燃機(jī)缸內(nèi)壓力振蕩為研究對(duì)象，以?xún)?nèi)燃機(jī)燃燒模擬和聲學(xué)模擬為基礎(chǔ)，建立描述燃燒過(guò)程中熱聲耦合引起的燃燒室壓力場(chǎng)變化模型。
　　針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒壓力波造成的缸內(nèi)壓力場(chǎng)變化問(wèn)題，本文將燃燒理論與聲學(xué)理論相結(jié)合，提出了兩種模擬壓力波傳播的計(jì)算方法。第一種是針對(duì)缸內(nèi)燃燒發(fā)出的壓力波傳播的計(jì)算方法，第二種方法是針

3、對(duì)燃燒室壁面的反射波傳播的計(jì)算方法。
　　對(duì)于燃燒發(fā)出的壓力波傳播的模擬，是在原KIVA程序中，將燃燒室空間網(wǎng)格內(nèi)的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的單元作為產(chǎn)生燃燒噪聲的聲源，這些聲源產(chǎn)生的聲波在缸內(nèi)傳播距離隨時(shí)間的增加而增大，聲波影響范圍內(nèi)的缸內(nèi)壓力隨之變化。根據(jù)聲學(xué)理論的“遲滯效應(yīng)”，將聲波傳播的影響區(qū)域劃分為聲內(nèi)區(qū)域和聲外區(qū)域，網(wǎng)格單元的壓力依據(jù)其所處區(qū)域的不同來(lái)計(jì)算。
　　對(duì)燃燒室壁面的反射波傳播的模擬，是使用SYSNOISE軟件建立

4、油氣混合氣和周?chē)诿嬷g的局部流固耦合模型。由于燃燒噪聲源發(fā)出的壓力波傳播到燃燒室壁面處，會(huì)從壁面產(chǎn)生反射，反射波會(huì)再次影響缸內(nèi)的壓力場(chǎng)，而反射波的傳播過(guò)程同樣具有“遲滯效應(yīng)”。局部的流固耦合模型可以很好地實(shí)現(xiàn)反射波在遲滯效應(yīng)下的傳播過(guò)程。
　　本文使用了FORTRAN語(yǔ)言及WINDOWS API函數(shù)，實(shí)現(xiàn)在KIVA程序中調(diào)用SYSNOSIE軟件，使二者之間互相交換數(shù)據(jù)，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的壓力場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)地模擬計(jì)算。
　　通過(guò)