涡流室式增压柴油机喷雾燃烧过程三维数值模拟研究

摘要

涡流室式柴油机工作柔和、噪音低、排放低,通过增压的方法不仅可以提高马力,还能进一步利用涡流室式柴油机低排放的优点。为了进行增压后涡流室式柴油机燃烧室结构的匹配优化,本文通过三维瞬态数值模拟来分析喷雾燃烧过程。文中通过ICEM软件对R185K型涡流室式增压柴油机燃烧室进行了三维网格划分,并利用KIVA对燃烧室内的燃油喷射和油气混合燃烧过程进行了三维瞬态数值模拟。通过分析增压之后燃烧室内油气混合和燃烧过程,探讨了增压之后原机燃烧室在结构上的一些不足之处,之后对柴油机燃烧室结构进行了相应的优化研究。
　　文中以发动机标定工况为例来分析涡流室内燃油运动轨迹的瞬态发展历程,以及起动孔和连接通道对油气混合和燃烧过程的影响,并且研究了火焰在活塞顶部凹坑内传播并形成二次旋流的发展历程。在此基础上,探究镶块结构参数(连接通道倾斜角度、连接通道长度)以及活塞顶部凹坑形状对柴油机性能以及燃烧室内温度场、燃烧产物浓度场的影响,通过优化燃烧室结构来改善增压后排放、排温以及油耗较高的问题。
　　通过对燃烧室内喷雾和燃烧过程的三维瞬态数值模拟,可以较好的反映燃烧室结构对燃烧室内油气混合和燃烧的影响,为增压之后R185K型涡流室式柴油机燃烧室的结构改进提供了理论指导。

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1 绪论

1.1 课题来源和意义

1.2 涡流室式柴油机国内外研究发展现状

1.3 论文主要研究内容

2 内燃机缸内流动燃烧模型

2.1 基本控制方程组

2.2 内燃机流动燃烧数值模型

2.3 数值计算方法

3 R185K型柴油机燃烧室网格生成

3.1 网格概述

3.2 R185K型涡流室式柴油机网格生成

3.3 本章小结

4 R185K型增压柴油机喷雾燃烧过程模拟

4.1 运行参数设置

4.2 R185K型增压柴油机喷雾燃烧模拟

4.3 本章小结

5 R185K型增压柴油机参数优化研究

5.1 中冷器对燃烧的影响

5.2 镶块结构的参数分析

5.3 主燃烧室凹坑的参数分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 全文展望

致谢

参考文献