内燃机性能多学科优化模拟研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212232610密级硕士学位论文内燃机性能多学科优化模拟研究作者姓名：孙宝庆导师姓名：周俊杰副教授学科门类：工学专业名称：热能工程培养院系：化工与能源学院完成时间：2015年4月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterNumericalSimulationandMultidisciplinaryOptimizationforthePerformanceoftheEngineByBaoqingSunSupervisor:Prof.JunjieZhouTh

2、ermalEngineeringSchoolofChemicalEngineeringandEnergyApril,2015学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研宄作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。1f�*f.学位论文作者：'f�日期：2015年5月29日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使

3、用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：务、日期：2015年5月29日摘要摘要内燃机由于体积小、动力好、效率高等优点，已成为当今世界最受欢迎的动力装置，被广泛应用于汽车、化工、航空等领域。对内燃机燃烧、排放等性能的研究具有非常重要的意义。

4、本文主要以一四冲程往复活塞式内燃机为研究对象，利用AVLFire软件模拟研究了内燃机瞬态工作过程并对性能进行分析，主要内容如下：（1）根据具体结构参数，建立内燃机简化的几何模型，对其进行动网格划分，确定计算初始值，设置合适的边界条件及物理模型，并对相应模型进行了考核，误差均不超过3%，验证了计算结果的可信性，并分析了压力场、温度场o及污染物排放等分布规律得出：最大爆发压力出现在368CA左右，约为o16.5MPa，缸内最大平均温度约为1853K，在492CA排气门打开时，NOx质量-3-5分数为2.73×10，Soot质量分数为1.51×10。（2）增大初始压力

5、，对缸内污染物及动力性能都有很好的影响。随着初始压力由0.15MPa增大到0.35MPa，缸内爆发压力增大，最高温度降低，NOx最-5终质量分数由0.00361降低到0.00204，Soot最终质量分数则由3.74×10降低-6到9.0×10，单缸循环指示功则由从520.54J增加到563.74J；随着喷油提前角增大，缸内爆发压力、最高温度及NOx最终质量分数增大，Soot最终质量分数o降低，单缸循环指示功在15CABTDC时有最大值555.04J；增大涡流比可以降低缸内最大平均温度，随着涡流比由0.5增大到3.5时，单缸循环指示功则由-3562.8J降低到54

6、6.0J，在涡流比为3.5时，缸内NOx质量分数有最小值2.65×10。（3）随着燃烧室Sc（燃烧室形状）值由3.5增大到6.5时，内燃机缸内性能变化较大，在Sc=4.5缸内有最高温度，Sc为4.5和5.5时缸内Soot质量分数较-5-5低分别为1.5×10和1.6×10，在Sc为5.5时NOx平均质量分数有最小值2.73-3×10，单缸循环指示功有最大值566.79J；燃烧室偏心距的增大对内燃机排放、动力等性能有重要影响，随着偏心距由0mm增大到8mm，缸内最大湍动能逐渐-5降低，在偏心距为4mm时，缸内Soot有最低质量分数4.12×10，且单缸循环功有最大

7、值562.67J。(4)利用Isight优化平台集成AVLFire软件，搭建合适的多学科优化平台，I摘要优化最佳喷油参数：以喷油持续期和喷油夹角为自变量，以最高爆发压力为约束条件，以NOx和Soot总质量分数为目标函数进行多学科优化，得出在喷油夹oo角为151，喷油终止角为373CA时，目标函数取得最小值。关键词:内燃机燃烧性能数值模拟多学科优化IIAbstractAbstractWiththeadvantageofsmallvolume,goodpower,highefficiency,internalcombustionenginehasbecomethem

8、ostpopularpo