毕业设计（论文）开题报告-lpg发动机进气过程的计算机数值模拟

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1、山东建筑大学毕业设计开题报告学生姓名：学号：所在学院：机电工程学院专业：机械工程及自动化设计题目：LPG发动机进气过程计算机数值模拟指导教师：2006年4月20日山东建筑工程学院毕业论文开题报告班级：机方022姓名：耿德强论文题目LPG发动机进气过程的计算机数值模拟一、选题背景和意义：近年来，经济的发展，机动车的数量急剧上升，全球的汽车保有量达到8亿辆，以全球65亿人口计算，平均每8人就有一人拥有汽车。有关部门预测，五年后的2010年,我国汽车保有量将翻一番,达到5500万辆左右。汽车保有量的增加，在促

2、进国民经济增长的同时也将带来巨大的环境压力和能源紧张问题。另外世界范围的石油紧缺和越来越严峻的环境污染问题使一百多年来以柴油和汽油为主要燃料的汽车面临着新的挑战。因此世界各国汽车生产商不得不斥巨资完善汽车技术，如稀薄燃烧技术、三菱公司开发得汽油缸内直喷技术(GDI)、可变进气谐振技术、均质压燃技术等。但是由于柴油和汽油的燃料性质决定了以其作为燃料的汽车降低尾气排放的潜力不大，以及未来世界可利用的石油资源储量有限，因此寻求替代能源已成为关系汽车发展前途的生死有关的课题。目前世界上正在加紧研制的混合动力汽车

3、、燃料电池汽车以及太阳能汽车，使人们看到了实现零排放的希望，但这些汽车存在制造成本和使用成本太高，通用性差等问题。燃料电池汽车价格非常高，氢燃料的搭载技术等问题短期内还难以解决，制约了它的实用化。而混合动力汽车的动力源现在仍采用传统的汽油机或柴油机，因此从燃料来源的多样化以及降低对石油资源的过分依赖和减少有害气体排放等考虑，世界各国都在积极研究各种汽车清洁燃料。液化石油气(LPG)具有冷启动好，辛烷值高，着火界限宽的特点，燃烧时生成的有害物质与汽油、柴油汽车相比，碳氢HC下降70％左右，CO下降90％，

4、氮氧化物NOx下降30％左右，二氧化碳下降20％左右，碳烟（PM）可基本消除，因此液化石油气(LiquefiedPetroleumGas)已成为当前国际上最具有推广价值的低污染燃料之一，尤其适用于城市公交车和出租车汽车。仅以2000年我国石油催化裂解生产能力9285万吨计算，全年产LPG1006万吨，若参考国外根据一年的不同季节来调整车用LPG内的丙烷/丁烷比例时，可生产车用LPG约200万吨/年，而且近年来我国也从海外大量进口LPG，市场应用前景非常广阔。目前所应用的LPG液态电喷发动机几乎主要是预混

5、合均匀燃烧方式，这使得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等问题。而电喷汽油机采用稀薄燃烧方式是提高部分负荷经济性最有效的措施之一，使发动机的热效率可提高10％～15％。今后采用分层稀薄燃烧方式将成为国内外LPG液态喷射发动机研究关注的热点。因此本课题采用数值解析和光学可视化方法来揭示液态LPG喷射—气体流动过程与缸内混合气分层构造之间的关系。通过本课题的研究将建立一个较系统的研究LPG液态喷射的喷雾现象的数学模型，并添加到现有的通用CFD软件，以及对后续的进气过程、压缩过程的缸内流场的

6、数值解析方法，这将为LPG液态喷射发动机在部分负荷工况下实现气缸内混合气的分层构造提供理论依据。通过本课题的研究，不但在LPG液态喷射发动机缸内混合气形成过程的理论研究上接近国外的技术水平，而且为在我国推广该技术提供重要的理论和技术支持。二、课题关键问题及难点：研究的关键内容：1)利用通用CFD软件Fire8.2数值模拟从LPG喷射阀喷出的三维液态LPG自由喷雾的过程。2)数值模拟液态LPG在进气歧管内与进气阀冲突并反射的过程。3)数值解析液态LPG喷雾在进气、压缩过程中的缸内流场主要难点：1、由于现有

7、的软件中的喷雾模型不能很好的描述本课题的剧烈减压沸腾现象，因此需要建立一个新的喷雾模型，将由于减压沸腾中产生的气泡引起的蒸发量、由于过热度引起的蒸发量以及由于热传递引起的蒸发量通过UserFunction编程，加入到Fire中去。2、为了避免部分负荷下HC排放的增加，本文提出了分层稀薄燃烧。在前端向内弯曲的进气道和向内呈渐缩形布置的隔板,强化沿滚流方向的进气门正面的流动，以减少与滚流方向相反的进气门背面的流动，并防止和抑制沿滚流轴线方向的燃料浓度的扩散。在压缩过程接近终了时，火花塞附近集中易于点火的较浓

8、混合气。三、调研报告（或文献综述）：随着世界经济的飞速发展，全球以汽油、柴油为燃料的汽车的保有量大幅度增长。然而，汽车在带给我们方便舒适的同时，也带来了诸多问题，主要有以下一系列待解决的问题:首先是环境问题。随着工业的发展，大气污染越来越严重，而汽车尾气排放所造成的污染占大气污染的60%-70%，..严重危害着人们的生存环境和生命健康。人们开始严格限制汽车尾气排放，各国对排放的要求也越来越严格。因此，我们必须找到合理的方案以满足日益严格的排