高强化柴油机燃烧室对燃烧过程及性能影响的仿真研究

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1、北京交通大学硕十学他论文中文摘要高强化柴油机的基本特征，即高转速，高喷压和高增压，决定了要对柴油机燃烧系统的设计提出新的要求，即在较短的时间内完成油气的充分混合和燃烧。油、气、室三系统参数对缸内气流运动、混合和燃烧过程均有较大的影l响，进而影响到柴油机的性能。燃烧室是油气混合和燃烧直接发生的场所，与喷油和进气系统的合理匹配可以大大改善柴油机的性能。研究燃烧室对缸内气流运动、油气混合和燃烧过程的影响规律，对于实现高强化柴油机快速混合和快速燃烧的目标且胄f’分重要的意义。本文基于某高强化柴油机实验平台，利用CFD软件FIRE对其缸内工作过程进行了仿真研

2、究．建立了计算网格，选定了仿真相关的数学模型、韧始条件和边界条件，井与实验数据进行对比，验证了仿真结果的准确性。首先，选取了两种撞壁射流型燃烧室与原燃烧室进行对比研究，确定了适用r高强化柴油机的燃烧室型式为传统∞型燃烧室。其次，对所选取的传统fo型燃烧室进行参数化分析和设计，提炼出可唯一决定燃烧室形状的五个独立变量，分别研究并独立变量对缸内气流运动、}昆合气形成、燃烧过程及性能的影响，研究发珧口径比、出u舶度和凹坑半径的影响最大．凸台的影响较小。最后，对辞独立变鼙与油束夹ffJ的交儿影响进行了研究，以指示功率为日标确定各交互作用对柴汕机动力性的影I

3、响枷律，同时缩小备十目关参数的寻优范田，研究发现叫径比与il{J束夹角对性能的交互影响远大于其他结构参数。基于币交i5}计法对燃烧系统多参数进行了优化匹配研究，采用三种1；H的分析方法明确了备燃烧系统参数对柴油机性能影响的权重或显著性大小，获得了三种性能较扰的燃烧系统参数优化匹配方案，井开展了箍优方案与原机型的对比分析，发现通过IF交设计后可以显著改善高强化柴油机的缸内燃烧过程，提高柴jI{

4、机的动力性。关键词：高强化柴jl

5、】机：燃烧室：油气混台i燃烧过程t优化匹配分类号：』匕京变通人学硕十学位论文ABSTRACTArequirementofre

6、-designingcombustionsystemisneededtosolvetheuniquefuel—airmixingandcombustionproblemspresentedinahi曲ly·intensifieddieselen百newithhi曲speed，injectionpressureandboostpressureCombustionchamber,injectionsystemandintakesystemhavesignificantinfluenceonin-cylinderair-flow,fuel-airmixi

7、ngandcombustionprocess，hirther,affectengine‘spowerperformanceWhilecombustionchamberistheplacewherefuel—airismixedandcombusted，agoodmatchbetweenthemcouldgreatlyimproveengine‘sperformanceAthrtherinvestigationintotheeffectofcombustionchamberoHin-cylinderair-flow,mixingandcombusti

8、onprocessisneededtoachievegoalsoftastermixingandcombustionprocessACFDmethodusingFIREwasappliedtosimulatein-cylinderworkingprocess．includingmakinggadofcombustion-chamberandselectingcomputationalconditionssuchasmethermaticalmodelsinitialandboundaryconditionsComparedwiththeexperi

9、mentaldata，thesimulatedresultisvalidatedFlm【IMtwokindsofimpinge-jet—typecombustion—chamberarechoosentocomparewiththeoriginalonefinding【D-typecombustion-chamberisapplicableSecondly,aDammetenzatIonofthe∞一typecombustion—chamberisconductedandthenfivedominantthctorsareinvestigatedf

10、urther,findingthatpistonbowldiameter,re-entrantangleandbowlbo