柴油機缸內燃燒數值模擬研究.pdf

1、隨著能源和環境問題的日益嚴重，節約能源、保護環境在全社會已經形成共識。而柴油是由石油提煉而來的，所以為了節約石油資源，世界各國對柴油機的燃燒與排放等各方面的規定都更加嚴格。這就需要我們深入研究燃燒與排放問題。研究柴油機燃燒與排放的方法主要有實驗法與數值模擬法兩種，它們各有所長，本論文采用第二種方法對柴油機進行燃燒過程數值模擬研究。
　　本文運用FIRE軟件建立柴油機燃燒的計算模型，然后設置合理的邊界條件、初始條件以及選擇合理數學模

2、型，對從進氣門關閉到排氣門打開的過程進行模擬計算，通過對比實驗與仿真數據進行了模型的校核與驗證，并對額定工況（2500r/min）下的熱力參數與物理場進行研究。結果表明：在367°CA壓力到最大值17.34MPa；376°CA平均溫度達到最大值1888K；410°CA時NOx質量分數達到最大值1.45×10-5，此后基本保持不變。碳煙是邊生成邊氧化的，在364.9°CA附近其質量分數達到最大值3.365×10-5，然后慢慢減少；同時從溫

3、度場可以看出，在上止點附近358°CA，由于缸內壓力升高率特別大，所以溫度升高也特別快；隨著燃燒強度降低，缸內溫度逐漸降低。
　　在此基礎上，本論文研究了噴霧錐角對燃燒的影響。它主要影響油束在缸內的貫穿部位和油滴顆粒發生碰壁的位置，如果噴霧錐角過小會使得油霧在燃燒室凹坑處大量累積，對燃油的擴散和混合不利；適當增大噴霧錐角會使燃油沿著燃燒室的凹坑壁面移動，使它與更多空氣接觸并互相作用，促進燃油和空氣的混合。
　　此外，還研究了

4、噴油提前角對燃燒的影響。結果表明：減小提前角，放熱率曲線會整體往后移動并且其峰值會減??；增大提前角，缸內燃燒起點提前，缸內最大壓力、壓力升高率、最高溫度明顯變大，同時N Ox生成也表現出逐漸增加的趨勢，并得出當提前角從5°CA提前到9°CA時，NOx的質量分數也從1.1×10-5增加到1.9×10-5的結論。所以適當地減小提前角能夠避免柴油機粗暴工作、減小燃燒噪聲和N Ox的生成量，但是隨著提前角的減小，Soot排放會增加。當提前角不同