柴油机碳烟形成历程经验模型的数值模拟

摘要

碳烟是柴油机燃烧过程中，燃油分子在高温、缺氧和高压条件下裂解生成的。碳烟严重污染了环境，给人类的健康带来了危害，因此对柴油机碳烟排放法规的要求日益严格，控制柴油机的碳烟排放已成为柴油机性能研究的重点和热点之一。 本文分别采用了K&G(Khan and Greeves)和广安修正两种代表性的柴油机碳烟预测经验模型，对碳烟的形成历程进行模拟。模拟中，对碳烟的形成速率用C语言进行编程，将其耦合到CFD商业软件FLUENT中进行多维的数值模拟，并分析温度场对碳烟的生成量和氧化量的影响。 本文分两部分完成，第一部分，分别利用两种模型，进行多维的稳态模拟。在相同条件下比较生成的碳烟量，为后期的模拟以及参数选择提供参考。模拟结果表明，在稳态下使用K&G模型时的碳烟生成量要比广安修正模型多35％-43％左右。 第二部分，分别使用K&G和广安修正模型对柴油机的燃烧过程进行模拟。模拟过程分别计算了燃料当量比、进气温度、转速以及湍流模型对碳烟生成和氧化的影响。结果表明：广安模型的计算结果与实验结果比，误差率在10％-30％之间；而K&G模型的计算结果与实验相比，误差率在20％-38％左右。 模拟表明，在相同的条件下：燃料当量比越大，碳烟生成量就越大；初始温度越高，碳烟生成量也越大；模拟还发现，在相同条件下使用RNG湍流模型时，碳烟的生成量要小于标准的湍流模型，而且在碳烟的最大值生成时间上要晚于标准湍流模型1°CA曲轴转角。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1课题的理论意义和应用价值

1.2碳烟的概述与模型发展

1.3 国内外的研究概况与发展趋势

1.4本文的研究内容和方法步骤

2碳烟经验模型的多维数值计算

2.1碳烟数学模型的介绍

2.2模型的计算

2.3多维稳态的模拟计算与分析

2.4本章小结

3柴油机碳烟模型的计算与结果分析

3.1物理模型和计算方案

3.2计算网格的划分

3.3计算结果与分析

3.4本章小结

4结论与展望

4.1本文的结论

4.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢