重型柴油機燃油破碎模型匹配及噴射參數(shù)研究.pdf

1、柴油發(fā)動機自問世以來就以其熱效率高、一氧化碳排放量低、耐久性與可靠性好而成為動力機械最重要的裝置之一。近年來，隨著世界各國排放法規(guī)的日益嚴格，各行業(yè)對動力機械的動力性與經(jīng)濟性提出了更高的要求，柴油機技術(shù)的發(fā)展也呈現(xiàn)出了突飛猛進的趨勢。然而，使用實驗方法對柴油發(fā)動機進行技術(shù)研究，雖然有很高的可靠性和實用性，但該方法會大幅增加科學(xué)研究的時間成本和經(jīng)濟成本。隨著CFD(Computational Fluid Dynamics)計算流體力學(xué)技術(shù)

2、的日益成熟，使用專業(yè)計算程序或軟件對發(fā)動機的運行過程進行模擬仿真為發(fā)動機的科學(xué)研究開辟了一條全新的道路。
　　本文針對Caterpillar3400系列重型柴油機進行研究，這一系列機型是Caterpillar公司研發(fā)的經(jīng)典重型柴油機系列，多年來積累下了一整套可靠有效的實驗數(shù)據(jù)，為之后的研究者留下了寶貴的經(jīng)驗。本文首先利用Pro/E三維制圖軟件繪制發(fā)動機燃燒室的幾何模型，然后利用ANSYS專業(yè)有限元分析軟件中的ICEM模塊對三維幾何

3、模型進行網(wǎng)格劃分，并生成相應(yīng)格式的網(wǎng)格文件;然后將網(wǎng)格文件、初始參數(shù)和邊界條件的文件，以及詳細的化學(xué)反應(yīng)機理文件一并導(dǎo)入KIVA-3V內(nèi)燃機模擬計算程序進行三維模擬仿真計算，并將其計算結(jié)果使用TECPLOT專業(yè)數(shù)據(jù)后處理軟件進行數(shù)據(jù)的處理和分析。
　　在燃油破碎模型的匹配驗證方面，本文針對四種不同的燃油噴孔參數(shù)進行，分別為噴孔數(shù)量為8，噴孔直徑為225微米、噴孔數(shù)量為8，噴孔直徑為260微米、噴孔數(shù)量為6，噴孔直徑為260微米以及

4、噴孔數(shù)量為6，噴孔直徑為300微米。針對四種噴孔參數(shù)使用目前廣泛應(yīng)用的Kelvin-Helmholtz and Rayleigh Taylor(KH-RT)破碎模型進行匹配驗證，得到了較好的匹配結(jié)果，說明了發(fā)動機三維模擬計算的可靠性。
　　驗證了破碎模型之后，詳細討論了該破碎模型中的經(jīng)驗參數(shù)、初始條件、邊界條件、燃油噴霧錐角等不確定參數(shù)對于不同的燃油噴射時刻所產(chǎn)生影響的敏感性，探究在不確定性參數(shù)變化范圍相同的情況下，對于不同的燃油