直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來,直噴式柴油機在車用柴油機的比重逐年不斷提高,且其應(yīng)用范圍領(lǐng)域也不斷擴大,其原因在于相比于分隔式燃燒系統(tǒng),直噴式柴油機的燃油消耗率要低10％-15%左右,并且CO2的排放相對較低,但NOx以及Soot的排放相對較高。直噴式柴油機的缸內(nèi)混合氣的形成的好壞決定了其燃燒過程及其排放特性,而噴油器參數(shù)對混合氣的形成具有決定性的作用。目前,除了實驗方法研究之外,計算數(shù)值模擬提供了新的一種研究燃燒過程的方法。
　　本文針對SC9DF型柴

2、油發(fā)動機建立了其數(shù)學(xué)模型及其計算物理模型,數(shù)學(xué)模型包括了噴霧模型、燃燒模型、排放物模型,噴霧模型包括了Dokowicz蒸發(fā)模型、WAVE破碎模型、Walljet1碰壁模型以及Enable湍流擴散模型;燃燒模型包括了EBU湍流燃燒模型以及自點火模型;排放物模型采用Zeldovic氮氧化合物模型以及Kennedy-Hiroyasu-Magnussen碳煙排放模型,并且利用有限體積法對所建立的數(shù)學(xué)方程進行離散化,最后利用SIMPLE算法進行數(shù)

3、值計算,并對模型進行了驗證。之后應(yīng)用AVL-FIRE軟件對原機進行了數(shù)值模擬計算分析,計算獲得了不同曲軸轉(zhuǎn)角下的缸內(nèi)壓力及溫度的曲線圖,以及NO濃度、Soot濃度隨曲軸轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律云圖,并且分析了其影響因素。
　　利用變參數(shù)法對該型號柴油機進行了數(shù)值模擬研究,研究參數(shù)包括了噴孔直徑和噴霧錐角這兩個參數(shù)對柴油機燃燒過程及其排放性能的影響。
　　模擬計算結(jié)果表明:缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力和最高溫度隨著噴孔直徑的不斷減小而不斷升高,而不

4、同噴霧錐角下的柴油機缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力變化不明顯,最高溫度隨著噴霧錐角的減小而不斷減小,但變化幅度不大;而NO的濃度值則隨著噴孔直徑的減小不斷增大,但噴霧錐角的減小卻會引起NO的下降,并且都會在后階段會發(fā)生停滯現(xiàn)象;Soot值則隨著噴孔直徑和噴霧錐角的不斷減小而不斷增大,并且都在燃燒后階段會被氧化掉一部分;從不同噴孔直徑和噴霧錐角下的各微觀場表明:噴孔直徑下的流場主要是通過影響混合氣的形成來影響其缸內(nèi)燃燒的,而噴霧錐角下的流場是通過改變?nèi)?/p>