减小活塞壁面传热对柴油机性能影响的数值模拟

摘要

在实验验证的基础上,采用Thin-walls模型对某重型柴油发动机缸内喷雾燃烧过程进行了数值模拟分析,研究了燃烧室活塞壁面材料、隔热涂层对壁面传热和发动机性能的影响,为低传热燃烧系统设计提供参考依据.结果表明,随着外壁面温度升高,活塞内壁面温度随之升高,通过活塞壁面损失的热量减少.外壁面温度由573K升高到773K时,ISFC降低1.75g/kw·h,ITE提升0.4％.在燃烧过程中,高热流密度主要集中活塞凹坑至唇口处.采用隔热涂层后,壁面的热流密度明显降低,其中活塞凹坑至唇口处热流密度降低最为明显.采用隔热涂层后隔热涂层表面的温度热波动性提高,有效地减小壁面温度与燃气温度的差异.采用隔热涂层后能够明显改善油耗和热效率,隔热涂层材料不同,改善效果也不同.隔热涂层表面粗糙度对发动机性能具有较大影响.随着表面粗糙度增加,活塞内壁面温度升高,活塞内壁面热流量峰值增大,油耗和热效率进一步恶化,隔热涂层加工至活塞表面时需尽量减小表面粗糙度.