雙對(duì)置柴油機(jī)側(cè)向組合噴霧燃燒過(guò)程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、雙對(duì)置柴油機(jī)擁有對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)與對(duì)置氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)與工作特點(diǎn)，同轉(zhuǎn)速下比傳統(tǒng)柴油機(jī)多一倍輸出功率。由于采用對(duì)置進(jìn)排氣活塞形式使得其進(jìn)排氣活塞運(yùn)動(dòng)速度是傳統(tǒng)柴油機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)速度的一半，因此雙對(duì)置柴油機(jī)只能依靠較弱的進(jìn)氣渦流以及缸內(nèi)湍流動(dòng)能實(shí)現(xiàn)燃油與空氣的混合，易導(dǎo)致噴霧燃燒過(guò)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(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件開展雙對(duì)置柴油機(jī)噴油霧化燃燒過(guò)程的分析研究，通過(guò)優(yōu)化雙對(duì)置柴

2、油機(jī)噴霧與燃燒過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)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(jù)雙對(duì)置柴油機(jī)進(jìn)排氣活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律與活塞特殊的結(jié)構(gòu)形式，利用三維建模軟件提取進(jìn)排氣活塞頂面形狀和氣缸套共同構(gòu)建成燃燒室模型，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建雙對(duì)置柴油機(jī)側(cè)向組合噴霧燃燒系統(tǒng)的三維CFD網(wǎng)格模型。
　　(2)開展雙對(duì)置柴油機(jī)非對(duì)稱噴孔噴油器的定容彈噴霧試驗(yàn)，結(jié)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(yàn)

3、結(jié)果基礎(chǔ)上進(jìn)行CFD網(wǎng)格模型適應(yīng)性和模型適應(yīng)性研究，確定了雙對(duì)置柴油機(jī)側(cè)向組合噴霧的計(jì)算網(wǎng)格尺寸、湍流與噴霧模型。
　　(3)基于噴霧試驗(yàn)擬定非對(duì)稱噴孔布置方案與預(yù)噴-主噴方案，并進(jìn)行了雙對(duì)置柴油機(jī)燃油霧化燃燒過(guò)程的模擬計(jì)算。結(jié)果表明:恰當(dāng)?shù)膰娍撞贾梅绞娇蓪?shí)現(xiàn)燃燒室內(nèi)噴射的燃油油束的均勻分布，并易與缸內(nèi)壓縮空氣迅速混合成可燃混合氣;采用燃油預(yù)噴方案可縮短滯燃期使得缸內(nèi)可燃混合氣分布范圍更大，缸內(nèi)燃燒放熱更快;隨著預(yù)噴-主噴間隔角度

4、增大，一氧化氮生成量曲線呈現(xiàn)先減小后增多的趨勢(shì);預(yù)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(shí)現(xiàn)小幅削減作用;但后噴方案對(duì)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(shì)與幅度越大;當(dāng)后噴油量限定為主噴油量5％時(shí)，適當(dāng)大的主噴-后噴間隔角更利于降低碳煙排放量。
　　(5)開展雙對(duì)置柴油機(jī)側(cè)向組合噴霧和燃燒系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配的仿真