直噴式柴油機(jī)燃燒系統(tǒng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來(lái),直噴式柴油機(jī)在車(chē)用柴油機(jī)的比重逐年不斷提高,且其應(yīng)用范圍領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大,其原因在于相比于分隔式燃燒系統(tǒng),直噴式柴油機(jī)的燃油消耗率要低10％-15%左右,并且CO2的排放相對(duì)較低,但NOx以及Soot的排放相對(duì)較高。直噴式柴油機(jī)的缸內(nèi)混合氣的形成的好壞決定了其燃燒過(guò)程及其排放特性,而噴油器參數(shù)對(duì)混合氣的形成具有決定性的作用。目前,除了實(shí)驗(yàn)方法研究之外,計(jì)算數(shù)值模擬提供了新的一種研究燃燒過(guò)程的方法。
　　本文針對(duì)SC9DF型柴

2、油發(fā)動(dòng)機(jī)建立了其數(shù)學(xué)模型及其計(jì)算物理模型,數(shù)學(xué)模型包括了噴霧模型、燃燒模型、排放物模型,噴霧模型包括了Dokowicz蒸發(fā)模型、WAVE破碎模型、Walljet1碰壁模型以及Enable湍流擴(kuò)散模型;燃燒模型包括了EBU湍流燃燒模型以及自點(diǎn)火模型;排放物模型采用Zeldovic氮氧化合物模型以及Kennedy-Hiroyasu-Magnussen碳煙排放模型,并且利用有限體積法對(duì)所建立的數(shù)學(xué)方程進(jìn)行離散化,最后利用SIMPLE算法進(jìn)行數(shù)

3、值計(jì)算,并對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。之后應(yīng)用AVL-FIRE軟件對(duì)原機(jī)進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算分析,計(jì)算獲得了不同曲軸轉(zhuǎn)角下的缸內(nèi)壓力及溫度的曲線圖,以及NO濃度、Soot濃度隨曲軸轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律云圖,并且分析了其影響因素。
　　利用變參數(shù)法對(duì)該型號(hào)柴油機(jī)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,研究參數(shù)包括了噴孔直徑和噴霧錐角這兩個(gè)參數(shù)對(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)程及其排放性能的影響。
　　模擬計(jì)算結(jié)果表明:缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力和最高溫度隨著噴孔直徑的不斷減小而不斷升高,而不

4、同噴霧錐角下的柴油機(jī)缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力變化不明顯,最高溫度隨著噴霧錐角的減小而不斷減小,但變化幅度不大;而NO的濃度值則隨著噴孔直徑的減小不斷增大,但噴霧錐角的減小卻會(huì)引起NO的下降,并且都會(huì)在后階段會(huì)發(fā)生停滯現(xiàn)象;Soot值則隨著噴孔直徑和噴霧錐角的不斷減小而不斷增大,并且都在燃燒后階段會(huì)被氧化掉一部分;從不同噴孔直徑和噴霧錐角下的各微觀場(chǎng)表明:噴孔直徑下的流場(chǎng)主要是通過(guò)影響混合氣的形成來(lái)影響其缸內(nèi)燃燒的,而噴霧錐角下的流場(chǎng)是通過(guò)改變?nèi)?/p>