6106柴油機(jī)工作過程的數(shù)值模擬及優(yōu)化.pdf

1、柴油機(jī)的工作過程涉及到氣體流動(dòng)、渦輪增壓、噴油、燃燒、傳熱與傳質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等多種物理過程。因此，柴油機(jī)的工作過程不僅關(guān)系到柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、燃燒噪音和有害廢氣生成，而且還直接影響到柴油機(jī)的可靠性和耐久性。對(duì)柴油機(jī)工作過程的研究，雖然可以用實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行測(cè)量，但柴油機(jī)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，往往不能得到有關(guān)的詳細(xì)信息。與實(shí)驗(yàn)相比較，采用數(shù)值模擬計(jì)算的方法解決不僅可以大大降低研究費(fèi)用，節(jié)省人力、物力，縮短開發(fā)周期，而且還可以獲得一些實(shí)驗(yàn)不

2、能測(cè)量或難以測(cè)量的結(jié)果。由于對(duì)柴油機(jī)工作過程進(jìn)行數(shù)值模擬有著實(shí)驗(yàn)無法比擬的優(yōu)越性，因此，本文對(duì)柴油機(jī)工作過程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。 幾何結(jié)構(gòu)的精確描述是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)數(shù)值模擬的重要前提，但柴油機(jī)模型涉及到進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、渦輪增壓系統(tǒng)、噴油組件、氣缸和曲軸箱等諸多實(shí)體，而且結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，如按真實(shí)實(shí)體結(jié)構(gòu)建立計(jì)算幾何模型需要花費(fèi)大量時(shí)間且難以實(shí)現(xiàn)，也沒有必要。因此根據(jù)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，在保證對(duì)數(shù)值計(jì)算精度不產(chǎn)生很大影響的前提條件下，對(duì)實(shí)體結(jié)

3、構(gòu)進(jìn)行一些等效簡(jiǎn)化處理。將進(jìn)、排氣管路簡(jiǎn)化成一維的模型，這樣既能保證計(jì)算的精度，又可以節(jié)省大量的時(shí)間。另外，對(duì)缸內(nèi)的工作過程也做了簡(jiǎn)化，燃燒模型采用的是準(zhǔn)維模型，這種簡(jiǎn)化雖然看不出空間的不均勻性對(duì)柴油機(jī)性能的影響，但是可以得到柴油機(jī)性能參數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律，而且結(jié)果精度也可以滿足研發(fā)的要求。 本文利用大型通用內(nèi)燃機(jī)工作過程數(shù)值模擬軟件GT-Power，對(duì)6106柴油機(jī)工作過程進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。主要分析了以下幾個(gè)方面：1、在研究

4、進(jìn)、排氣系統(tǒng)時(shí)，主要考察了進(jìn)、排氣系統(tǒng)管路的長(zhǎng)度和直徑對(duì)性能的影響；2、在研究配氣系統(tǒng)時(shí)，主要考察了進(jìn)氣門遲閉角度、排氣門開啟角度和氣門疊開角度對(duì)性能的影響；3、在研究壓縮比時(shí)，主要考察了壓縮比對(duì)性能和排放的影響；4、在研究燃油系統(tǒng)時(shí)，主要考察了供油提前角、噴油開啟壓力、噴孔的直徑和數(shù)目對(duì)性能的影響；5、在研究燃燒室壁面溫度時(shí)，主要考察了壁面溫度以及變化對(duì)柴油機(jī)性能的影響。通過對(duì)模擬結(jié)果的分析，可以為柴油機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化提供重要的