LPG轉(zhuǎn)子發(fā)動機燃燒過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、當今社會日益嚴格的排放法規(guī)以及人類節(jié)約能源的意識對內(nèi)燃機工業(yè)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，人們也越來越注重發(fā)展LPG（液化石油氣）、天然氣等內(nèi)燃機的代用燃料。而轉(zhuǎn)子發(fā)動機作為內(nèi)燃機的一種，具有質(zhì)量輕、功重比高、運行平穩(wěn)等許多往復機難以比擬的優(yōu)點，且更適合燃燒氣體燃料。因此，開展對轉(zhuǎn)子發(fā)動機燃用LPG的研究就十分有意義。本文以CFD軟件為平臺，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子發(fā)動機工作過程的動態(tài)模擬，分析了混合氣當量比、噴嘴位置、噴射時刻及噴射方向等影響因素對其燃燒特性和

2、NO排放的影響，相關結(jié)果為直噴式LPG轉(zhuǎn)子發(fā)動機燃燒過程的改善提供了初步的理論指導。本文的主要工作和創(chuàng)新點如下:
　　(1)以ANSYS FLUENT軟件為基礎并結(jié)合自編程序，建立了符合轉(zhuǎn)子發(fā)動機運動特點的計算模型，實現(xiàn)了對其工作過程的動態(tài)模擬，并將數(shù)值計算結(jié)果與國外已有文獻結(jié)果進行對比，驗證了相關模型的可靠性。
　　(2)計算了混合氣當量比對預混式LPG轉(zhuǎn)子發(fā)動機燃燒過程及NO生成的影響，結(jié)果表明:轉(zhuǎn)子發(fā)動機的火焰?zhèn)鞑ミ^程

3、主要由缸內(nèi)湍流特性決定，當量比對其影響較小，當量比變化時，其整個燃燒持續(xù)期幾乎不變，氣缸壓力和溫度峰值隨當量比的增大而增大;NO的生成量隨當量比的增大呈先增后減的趨勢，在計算所選的三個當量比中，當量比為0.75時由于燃燒溫度和氧氣濃度都較高，其NO排放最多。
　　(3)研究了三個具有代表性的噴嘴位置在不同噴射時刻下直噴式LPG轉(zhuǎn)子發(fā)動機的燃燒特性，發(fā)現(xiàn)當噴嘴位于長軸頂點時，發(fā)動機燃燒持續(xù)性及穩(wěn)定性都較另外兩者更好;若發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及

4、其他噴射其他參數(shù)給定，發(fā)動機存在一個最佳噴射提前角，此時燃燒室內(nèi)混合氣分布合理，放熱率和燃燒壓力峰值最高，燃燒持續(xù)時間短，發(fā)動機熱效率高;直噴式轉(zhuǎn)子發(fā)動機的NO排放主要由混合氣的分布決定，若能通過控制噴射使燃燒室內(nèi)混合氣當量比為1左右的區(qū)域更大，就可以達到較預混式更低的水平。
　　(4)模擬得出了多個噴射方向下的最佳噴射時刻，并分析了其隨噴射方向的變化規(guī)律。噴射方向向上即逆流噴射時，其最佳噴射時刻下，發(fā)動機的燃燒持續(xù)期較向下更短，