柴油机喷雾夹角对缸内三维流场的影响.pdf

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1、2012年第1期(总第127期)内燃机与动力装置I．C．E＆Powerplant2012年2月【模拟计算】柴油机喷雾夹角对缸内三维流场的影响曹海波，杨世春。张良(北京航空航天大学，北京100191)摘要：运用CFD软件对直喷柴油机燃烧室中的喷雾及燃烧过程进行数值计算，考察了不同喷雾夹角下缸内三维流场及NO排放的差异，并将计算结果进行了对比分析。结果表明喷雾夹角的增加使凹坑内的空气利用率变差，并使得燃烧高温区域更加接近气缸壁面以及缸盖平面；喷雾夹角的减小使燃烧过程中生成的NO排放增加并增加了喷油器的热负荷。关键词：柴油机；CFD；喷雾模型；喷雾夹角中图分类号：TK422文献标志码：

2、A文章编号：1673—6397(2012)01—0022—06EfectofInjectSprayAngleontheCylinder—-in3DFlowDistributionofDieselEngineCAOHai—be，YANGShi—chun，ZHANGLiang(BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Thepapergivescalculationontheinjectsprayandcombustionprocessinthecom—bustionchamberofthedirectinjectiondiesel

3、engineusingtheCFDsoftware，analyzethedifferencesofcylinder—in3DflowdistributionandNOemissionandthecalculationresultsindifferentinjectangle．Theresultsshowsthatairinthecombustionchamberconcavegetstobeconsumedmuchworsewhentheinjectangleincreasesandthehightemperaturezoneismuchclosetothecylinderwal

4、landcylinderheadsurface．ReductionofinjectsprayanglecausesincreaseofNOemissionandinjectorthermalload．KeyWords：DieselEngine；CFD；InjectSprayModel；InjectSprayAngle过程进行了数值模拟计算，并分析了不同喷雾夹角引言对缸内的浓度场和温度场影响情况。以期找到喷雾柴油机的喷油嘴喷雾是一个瞬变过程，在研究夹角对排放的影响规律，为低排放柴油机的开发提喷油嘴参数对燃油喷雾的影响时，应用高速摄影技供理论依据。术能获得大量有价值的信息，但这种方法

5、设备昂贵，1网格划分造价较高。近年来，有关液体燃料雾化与燃烧的模拟研究已取得了很大进步，并据此开发了许多计算计算模拟对象为某6缸增压水冷直喷式柴油程序。通过CFD模拟计算可以很好地预测喷雾特机，主要应用于重型车辆。其主要参数如表1所示。性对缸内}昆合气形成及燃烧过程的影响，并且能节这款柴油机采用了8孔的喷嘴，其中喷嘴圆周约试验成本和缩短研究周期。方向上均匀布置，但在高度上分成了上下两组喷嘴，本研究利用AVL公司的三维CFD软件AVL即上喷嘴为4孔，圆周方向夹角为90度；下喷嘴为FIREV8．5对六缸直喷式柴油机的喷雾过程及燃烧4孔，圆周方向夹角为90度。表2给出了原机喷嘴作者简介

6、：曹海波(1988一)，男，内蒙古乌兰查布市人，硕士研究生，主要研究研究方向为发动机燃烧、电控与台架试验等。收稿日期：2011—11—202012年第1期曹海波，等：柴油机喷雾夹角对缸内三维流场的影响的喷油正时、喷油量、喷孑L几何参数等数据。取决于喷嘴的结构和工作特性，具体取值变化很大。表1柴油机的主要技术参数I'stable为雾化过程产生的液滴的半径，其大小与波长额定功率303kW／1900r．min一。以成正比：最大扭矩1870N．m／1300r．min一fC1A，当C1A~

7、C1A>r缸径123mmc为经验常数，取为0．61；波长和扰动波增冲程156mm长率由以下两式表达：燃烧室缩口∞型表2喷雾模型喷嘴参数．喷油正时[。CA]6。式中，各量纲一参数定义为：喷油量[irl12．0869E一007o=,T=Oh耽喷孔直径[0．0025(上排喷孔)in]0．0024(下排喷孔)U22rUrWe：p~We：pg喷孔数量8————，喷雾方向角度[。]153为表面张力][。本次模拟在研究对缸内燃烧影响的计算中只考2．2湍流扩散子模型虑了进排气门均关闭的情况，如图