某柴油機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)與噴油參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化及分析.pdf

1、隨著能源短缺問題、環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，對于柴油機(jī)燃燒與排放性能的要求也越來越高，而燃燒室、噴油系統(tǒng)作為柴油機(jī)燃燒系統(tǒng)的重要組成部分，對柴油機(jī)燃油霧化，燃燒室內(nèi)混合氣的形成起著決定性作用，合理的燃燒室結(jié)構(gòu)和噴油參數(shù)設(shè)置對提高柴油機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能有著重要的作用。
　　本文通過CFD軟件平臺——FLUENT對單缸四沖程柴油機(jī)的燃燒過程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，并對其燃燒室結(jié)構(gòu)與噴油參數(shù)進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化，主要的研究內(nèi)容如下：

2、r>　?、龠\(yùn)用三維建模軟件SpaceClaim，根據(jù)柴油機(jī)相關(guān)的幾何參數(shù)建立柴油機(jī)三維簡化模型，并應(yīng)用ANSYS軟件中的Design Model模塊對燃燒室模型中的縮口比、燃燒室深度、凸臺深度進(jìn)行參數(shù)化，并保證改變參數(shù)得到的所有燃燒室模型擁有相同的壓縮比和燃燒室容積，這一步是為柴油機(jī)優(yōu)化部分做準(zhǔn)備；
　?、谕瓿捎嬎隳Ｐ偷木W(wǎng)格化分，并運(yùn)用FLUENT分別對四孔噴油嘴和六孔噴油嘴柴油機(jī)的燃燒過程進(jìn)行數(shù)值模擬，并對它們的數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行

3、詳細(xì)的對比分析，結(jié)果表明：四孔噴油嘴柴油機(jī)偏好于動力性，六孔噴油嘴柴油機(jī)偏好于排放性能；
　　③采用基于克里精（Kriging）代理模型的第二代非排序遺傳算法(Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ, NSGA-Ⅱ)對六孔噴油嘴柴油機(jī)的燃燒室結(jié)構(gòu)和噴油參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化計算，設(shè)計變量為燃燒室縮口比、燃燒室深度、凸臺深度、噴孔夾角、噴孔直徑、噴油提前角，目標(biāo)函數(shù)為最大爆發(fā)壓力、一氧化氮（N

4、O）與碳煙（Soot）排放含量，并從最優(yōu)解集中選取一組優(yōu)化模型與原模型進(jìn)行數(shù)值模擬結(jié)果的詳細(xì)對比分析。
　?、苓\(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘的總變差方法和自組織映射方法，研究了本次優(yōu)化中的六個設(shè)計變量對三個目標(biāo)函數(shù)的影響規(guī)律及大小，以及目標(biāo)函數(shù)之間的相互關(guān)系，結(jié)果表明：較大的噴油提前角、凸臺深度和較小的噴孔夾角、燃燒室縮口比能使柴油機(jī)獲得較大的最大爆發(fā)壓力，但同時也會導(dǎo)致NO排放增多，而較少的Soot排放需要較大的噴油提前角、較小的噴孔直徑和燃燒室