火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的多維數(shù)值模擬研究.pdf

1、數(shù)值模擬計(jì)算和試驗(yàn)研究是當(dāng)今內(nèi)燃機(jī)研究發(fā)展的兩大支柱。尤其近些年，隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提高和數(shù)值模擬軟件的成熟，數(shù)值模擬計(jì)算以低成本高效率的開(kāi)發(fā)環(huán)境吸引了越來(lái)越多的研究者。并且，數(shù)值模擬計(jì)算能夠提供的數(shù)據(jù)也較傳統(tǒng)的試驗(yàn)研究更加全面，比如能夠提供復(fù)雜的缸內(nèi)流場(chǎng)和溫度的變化過(guò)程。 本文系統(tǒng)的論述了缸內(nèi)燃燒過(guò)程的三維數(shù)值模擬計(jì)算模型和數(shù)值計(jì)算方法，對(duì)缸內(nèi)氣體的氣相湍流流動(dòng)模型、燃燒模型和排放模型在理論上進(jìn)行了具體的分析。應(yīng)用AVL公司

2、開(kāi)發(fā)的三維數(shù)值模擬FIRE軟件，對(duì)火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流運(yùn)動(dòng)過(guò)程、燃燒過(guò)程和排放物生成過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬仿真計(jì)算，詳細(xì)的展示了缸內(nèi)流場(chǎng)、缸內(nèi)溫度場(chǎng)以及排放物濃度分布情況。 應(yīng)用FIRE軟件，本文主要從以下四個(gè)方面對(duì)一臺(tái)由柴油機(jī)改裝的T6114ZL型火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程進(jìn)行詳盡的模擬計(jì)算與分析：①壓縮比：設(shè)計(jì)了兩種壓縮比，對(duì)比分析不同的壓縮比對(duì)燃燒過(guò)程的影響，找出適合此天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比范圍。②燃燒室形狀：在保證壓

3、縮比不變的情況下，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了幾種不同形狀的燃燒室，對(duì)比分析了這幾種燃燒室的湍流動(dòng)能強(qiáng)度分布及火焰?zhèn)鞑デ闆r。③點(diǎn)火提前角：對(duì)于選定的燃燒室形狀，采用不同的點(diǎn)火提前角進(jìn)行模擬分析，通過(guò)燃燒過(guò)程的對(duì)比選擇適宜的點(diǎn)火提前角。④混合氣濃度：設(shè)計(jì)了多種過(guò)量空氣系數(shù)，分析不同程度的稀混合氣對(duì)排放及經(jīng)濟(jì)性方面的影響。通過(guò)對(duì)各參數(shù)進(jìn)行的模擬仿真計(jì)算，得出的最佳匹配參數(shù)，在此基礎(chǔ)上對(duì)排放物生成進(jìn)行定性的預(yù)測(cè)，并模擬研究了此發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)過(guò)程中可能出現(xiàn)的熱負(fù)荷