某型相继增压柴油机缸内燃烧数值模拟研究.pdf

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1、田永维龙峻鲁保卫杨传雷杨传雷：某型相继增压柴油机缸内燃烧数值模拟研究41某型相继增压柴油机缸内燃烧数值模拟研究NumericalStudyForCombustionProcessofanSTCDieselEngine田永维龙峻鲁保卫杨传雷杨传雷(海军驻兴平地区军事代表室)(中国舰船研究设计中心)(陕西柴油机重工有F艮-&z3)(哈尔滨工程大学动力与能源工程学院)[摘要]利用FIRE软件建立了某型相继增压柴油机燃烧及排放仿真计算模型，研究了不同负荷对燃烧排放的影响以及相继增压切换点的燃烧与排放性能，分析了缸内压力、温度等参数随曲轴转角的变化以及SOOT、NO等的

2、分布情况。结果表明：随着负荷的增加，燃烧滞燃期缩短，缸内温度、压力、放热率、SOOT以及NO排放均增加；相继增压柴油机在1TC3--况时，混合气更加均匀，燃烧更加完全，因此做功能力高于2TC，燃烧温度和放热率均低于2TC，NO及SOOT排放性能均优于2TC工况。[关键词]柴油机切换点燃烧排放数值模拟Abstract：Inthispaper，acombustionandemissionsimulationmodelforsequentialturbocharging(STC)dieselenginewasestablishedbyFIREsoftware．Com

3、bustionemissionsofdieselunderdifferentloadandthecombustionandemissionsperformanceofswitchingpointwerestudied，thenthedieselen-ginecylinderpressure，temperaturechangingwiththecrankandthedistributionofSOOTandNOwereanalyzed．Theresultshowthatastheloadincreased，thecombustionignitiondelaywa

4、sdecreasedandcylindertemperature，pressure，heatreleaserate，SOOTandNOemissionsareincreased；themixtureformationwasmorehomogeneousandcombustionwasmorecompletein1TC，SOthe1TCconditionispowerfulthanthe2TCconditions．1TCconditionsoftemperatureandheatreleaserateislessthan2TCconditions．TheNOan

5、dSOOTemissionsperformanceofthe1TCconditionarebetterthanthe2TCcondi-tions．Keywords：STCdieselSwitchingconditionCombustionemissionsNumericalsimulation0绪论随着船舶排放法规的日益严格，降低船用柴油机的排放，提高柴油机的性能已经成为当前船舶行业所面临的严峻研究难题。在众多的排放控制方法中，对柴油机燃烧过程的优化是控制排放最根本的手段【1。2。。同时伴随着计算机技术的高速发展，仿真技术在柴油机的开发与性能预测方面应用越来越

6、广泛，采用数值模拟技术已经成为研究改善柴油机缸内燃烧及污染物排放的主要方法∞1。本文利用AVLFIRE软件建立了某型相继增压柴油机燃烧与排放仿真模型，分析了该型柴油机不同负荷变化对燃烧与排放的影响以及相继增压切换点的燃烧排放性能，对柴油机燃烧与排放性能的提高具有指导意义。1仿真模型的建立1．1数学模型内燃机缸内燃烧过程包含化学反应的复杂流动过程，其遵循着化学反应流体力学的基本控制方程，即质量、组分、动量和能量守恒方程，在直角坐标系中表示为：42内燃机与配件2015年第7期等+旦O(∥，)=oxai⋯⋯塑Ot堕+未(肛珊)=一塞+a觎t__2+零一歹下a(,oh

7、o)+未(脚。)=知珊)+南(五笔)+卯+击[军(r，一n)筹]妄(胛)+毒(酬=亳(rf筹卜适中：p为流体混合物密度；p为压力；ui为i方向速度；g：为重力莎为其他阻力；丁驴为黏性应力张量；hO为总焓；mi组分m在混合物中的质量分数；Fi组分L的输运系数；厂危组分h的输运系数；q。辐射热；Ri是由于化学反应引起的组分L的产生率。湍流模型选用忌一f一厂模型H3，喷雾破碎模型选用WAVE模型，蒸发模型选用Dukcowicz模型，撞壁模型选用Walljetl模型，燃烧模型选取ECFM3Z模型，着火模型选取ECFM3Z自带的点火模型。1．2几何模型建立及网格划分本文

8、研究对象是TBD234V12型增压、中