基于KIVA的不同溶氣柴油噴射燃燒數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著世界汽車(chē)保有量快速增長(zhǎng)，以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，石油資源供不應(yīng)求的形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻；同時(shí)，機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染物的排放對(duì)環(huán)境的污染程度R趨嚴(yán)重。實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的高效節(jié)能和低排放控制，一直是世界能源與環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重大課題，具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。 在一系列研究中，基于溶氣燃油噴射霧化的技術(shù)具有很大的優(yōu)越性。研究表明，該項(xiàng)技術(shù)具有控制燃燒過(guò)程實(shí)現(xiàn)降低柴油機(jī)氮氧化物和碳煙排放的潛力，是最具成為發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放控制的新技術(shù)之一。本論文根據(jù)溶

2、氣柴油噴射霧化特性和機(jī)理，針對(duì)CO<,2>、O<,2>、CH<,4>溶氣柴油發(fā)動(dòng)機(jī)噴射燃燒數(shù)值仿真進(jìn)行了研究。 本文根據(jù)溶氣柴油噴射霧化機(jī)理研究和溶氣柴油噴射霧化發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒試驗(yàn)研究的成果，進(jìn)一步完善了溶氣燃油射流氣爆霧化初始階段霧化模型、噴霧形狀模型和粒徑分布模型，并建立了新的雙燃料著火模型和燃燒模型，以及與KIVA程序的耦合工作。針對(duì)應(yīng)用KIVA程序涉及的有關(guān)著火點(diǎn)和排放的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，首次系統(tǒng)地進(jìn)行了模擬計(jì)算，并分析了CO

3、<,2>、O<,2>、CH<,4>溶氣柴油噴射柴油機(jī)的燃燒過(guò)程。計(jì)算分析結(jié)果表明，該數(shù)值模擬計(jì)算分析方法具有較好的效果。 利用新建立的CO<,2>、O<,2>、CH<,4>溶氣柴油噴射柴油機(jī)燃燒計(jì)算方法進(jìn)行模擬計(jì)算，從數(shù)值模擬仿真角度深入分析了不同溶氣柴油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒著火時(shí)刻、主要組分NO<,x>soot隨柴油中溶入不同氣體變化的復(fù)雜關(guān)系。揭示了在柴油中溶入CO<,2>、O<,2>、CH<,4>氣體的柴油機(jī)燃燒過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)

4、在抑制NO<,x>排放的同時(shí)也抑制碳煙生成的機(jī)理。數(shù)值模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)當(dāng)溶入O<,2>、CH<,4>時(shí)排放雖沒(méi)有溶入CO<,2>時(shí)的低，但是比未溶氣柴油燃燒的排放要低，而且此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率降低相對(duì)比溶入CO<,2>時(shí)要少，尤其是當(dāng)溶入CH<,4>時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率降低最少，由于著火時(shí)刻的滯后，soot排放與溶入CO<,2>時(shí)接近， NO<,x>的排放又比溶入O<,2>時(shí)低，因此可以認(rèn)為柴油中溶入CH<,4>是一種降低排放和保持功率二者兼顧的方