稀薄燃烧lpg液态喷射发动机混合气的形成过程数值解析

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1、山东建筑大学硕士学位论文摘要液化石油气(LPG)因其良好的经济性和低污染排放已成为优良的汽车代用燃料之一。目前LPG液态喷射发动机几乎都采用预混合均质燃烧方式，这是在发动机最常使用的部分负荷工况时仍存在燃料经济性不好的主要原因之一。然而采用稀薄燃烧方式是提高部分负荷经济性最有力的措施之一，发动机的热效率可提高10％～15％。但是LPG与汽油燃料的物理化学性质有很大的不同，这就决定了LPG发动机具有与普通汽油发动机不同的混合气形成过程，而混合气形成过程对于发动机的动力性以及排放特性等性能有着重要的影响，特别是对于组织燃烧过程有决定性影响。因此，研究掌握混合气的形成特性对优化燃烧和排放性

2、能具有重要的意义。为此本文采用数值解析的方法详细考察了分层稀薄燃烧液态LPG喷射发动机的燃料喷射、喷雾的壁面反射以及汽缸内燃料．空气混合气的分布等一系列的混合气形成过程。液态LPG的物化性质决定了喷射时将产生闪急沸腾现象，闪急沸腾发生时，在液体内部生成的大量气泡对燃料的雾化、蒸发具有非常重要的影响。这使得现有的通用CFD软件内不具备描述复杂气泡生成现象的多相流数学模型，因此本文对使用的Fire．8．3软件的喷雾模型中的蒸发方程、碰壁方程等进行了修正，由UserFunction(用户自定义函数)修正或添加到CFD软件后，数值解析了液态LPG的喷雾发展过程，并且与实验结果比较，验证了计算

3、方法的可行性。结果表明：随着液态LPG喷射压力的增加，喷雾的贯穿距离增大，但是在喷雾的后期，由于LPG的迅速汽化与蒸发作用使得喷雾贯穿距离的增长变缓；环境压力对于喷雾的影相比较大，随着环境压力的升高，贯穿距离减小，液滴的索特平均直径显著变小。在大负荷工况时，由于燃料喷射量的增加，以及LPG喷射时产生的闪急沸腾现象将加速燃料的蒸发、汽化，进而引起进气阀附近的混合气压力变高。若原汽油机的进气岐管较短时，改装后在进气岐管内喷射的液态LPG与进气阀表面冲突后反射到进气岐管入口处，被处于进气冲程的相邻气缸吸入而引起发动机各缸阃进气干涉是可能的，为此本文由数值解析方法还考察了发动机进气歧管内喷射

4、的液态LPG与进气阀表面冲突后向进气歧管入口方向的反射过程，并且与实验结果比较，验证了计算方法的可行性。结果表明：随着喷射时间的增加，反射的IJPG-空气混合气越接近进气歧管入口，因此，应充分考虑进气岐管较短的原汽油机改换成LPG燃料后可能引起的各缸间进气干涉现象。山东建筑大学硕士学位论文为了实现部分负荷工况时的缸内混合气的分层充气构造，采用数值解析方法考察在前端向内弯曲的进气道内安装隔板、凹面弯曲活塞顶以及进气过程中后期喷射等诸措施的优化组合来实现LPG发动机部分负荷工况下的分层稀薄燃烧的可行性。结果表明，在纵向进气滚流作用下，压缩接近终了时，缸内混合气呈明显分层构造，在火花塞附近

5、聚集较浓的可燃混合气，而离火花塞较远处则是较稀的混合气，浓稀区域之间混合气自然分层，由此表明在部分负荷工况下LPG发动机的分层稀薄燃烧是可实现的。关键词：液态LPG喷射，数值模拟，喷雾，碰壁，纵向滚流，稀薄燃烧Ⅱ山东建筑大学硕士学位论文NumericalSimulationofMixtureProcessforleanburnenginewithLiquidPhaseInjectionsystemMaZongZheng(MechanicalandElectronicEngineering)DirectedbyXuBoYanLiquefiedpetroleumgas(LPO)hasbe

6、encomideredoneoftheexccllentalternativevehiclefuelsforitslowerfuelcostandloweremissionscomparedwithtraditionalpetroleumfuels．Atpresent，theLPGenginewithliquidphase珂ectionsystemallemploythehomogenouschargepremixedcombustion，whichisoneofthemostimportantreasonforthebadfueleconomyunderpartload．Where

7、astheleanbumisoneofthepowerfulmethodforimprovingfueleconomyunderpartloadwhich锄improvethethermalefficiencyby10％～15％．However,thedifferencesofthethermo-physicalpropertiesbetweentheLPGandgasolinemakemixtureformationoftheirownwidelydif