雙對置柴油機側向組合噴霧燃燒過程的數值模擬研究.pdf

1、雙對置柴油機擁有對置活塞發(fā)動機與對置氣缸發(fā)動機的結構優(yōu)勢與工作特點，同轉速下比傳統(tǒng)柴油機多一倍輸出功率。由于采用對置進排氣活塞形式使得其進排氣活塞運動速度是傳統(tǒng)柴油機活塞運動速度的一半，因此雙對置柴油機只能依靠較弱的進氣渦流以及缸內湍流動能實現燃油與空氣的混合，易導致噴霧燃燒過程中油氣混合和燃燒效果不佳、碳煙和NOx排放高等問題。
　　本文擬使用計算流體力學(CFD)軟件開展雙對置柴油機噴油霧化燃燒過程的分析研究，通過優(yōu)化雙對置柴

2、油機噴霧與燃燒過程中的關鍵參數，實現改善其排放性能的目的。主要研究工作與研究成果包括:
　　(1)根據雙對置柴油機進排氣活塞運動規(guī)律與活塞特殊的結構形式，利用三維建模軟件提取進排氣活塞頂面形狀和氣缸套共同構建成燃燒室模型，并在此基礎上創(chuàng)建雙對置柴油機側向組合噴霧燃燒系統(tǒng)的三維CFD網格模型。
　　(2)開展雙對置柴油機非對稱噴孔噴油器的定容彈噴霧試驗，結果表明噴油壓力和燃燒室背壓是影響噴霧形態(tài)及噴霧貫穿距離的主要因素。在試驗

3、結果基礎上進行CFD網格模型適應性和模型適應性研究，確定了雙對置柴油機側向組合噴霧的計算網格尺寸、湍流與噴霧模型。
　　(3)基于噴霧試驗擬定非對稱噴孔布置方案與預噴-主噴方案，并進行了雙對置柴油機燃油霧化燃燒過程的模擬計算。結果表明:恰當的噴孔布置方式可實現燃燒室內噴射的燃油油束的均勻分布，并易與缸內壓縮空氣迅速混合成可燃混合氣;采用燃油預噴方案可縮短滯燃期使得缸內可燃混合氣分布范圍更大，缸內燃燒放熱更快;隨著預噴-主噴間隔角度

4、增大，一氧化氮生成量曲線呈現先減小后增多的趨勢;預噴燃油量增多，一氧化氮生成量越高，碳煙排放峰值依次減小。
　　(4)后噴方案在減少一氧化氮排放量方面影響效果不明顯，僅能實現小幅削減作用;但后噴方案對降低碳煙排放有著較顯著的作用，主噴-后噴間隔角越大，碳煙排放量下降趨勢與幅度越大;當后噴油量限定為主噴油量5％時，適當大的主噴-后噴間隔角更利于降低碳煙排放量。
　　(5)開展雙對置柴油機側向組合噴霧和燃燒系統(tǒng)參數優(yōu)化匹配的仿真