燃烧室偏心对柴油机缸内流场和燃烧过程影响的研究

摘要

能源危机和环境污染已成为当今世界面临的两大难题,对内燃机缸内工作过程尤其是燃烧过程的研究成为当今内燃机研究的热点问题之一,其中用数值仿真的方法进行燃烧过程的模拟可以较好的全面预测内燃机的性能,代替部分发动机试验,在不受时空限制的条件下进行各种不同工况的变参数研究,指导设计开发新型燃烧系统发动机,优化原有发动机的性能参数,还能对动力和排放性能作出预测,具有有很强的生命力和优越性. 本文使用KIVA-3V软件对486柴油机进行了缸内流场及燃烧过程的数值模拟计算,得到大量缸内流场信息及性能曲线,并且使用多种专业可视化后处理软件Fieldview和MATLAB对其进行分析总结,得到大量直观,生动的立体和平面图形.在此基础上,本文还通过对几种不同偏心率燃烧室的模拟计算,性能图片分析,探讨了燃烧室偏心率对缸内燃烧过程的影响,详细阐述了不同偏心率条件下缸内流场,压力,温度,排放等的分布情况及影响.

目录

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致谢

第一章绪论

1.1概述

1.2数值模拟的概述

1.3内燃机燃烧模型的分类

1.3.1零维模型

1.3.2准维模型

1.3.3多维模型

1.4化学动力学模型

1.4.1详细的化学动力学模型

1.4.2简化的化学动力学模型

1.5目前内燃机工作模拟仿真技术存在的问题和发展方向

1.6本文的工作

第二章KIVA程序的结构、功能和应用

2.1 KIVA程序的发展历程

2.1.1 KIVA的出现

2.1.2 KIVA-2：快速的发展

2.1.3 KIVA-3(Ⅴ)：不断的完善

2.2 KIVA程序应用的子模型

2.2.1湍流模型

2.2.2流场计算模型

2.2.3化学反应模型

2.2.4喷雾模型

2.3模型的控制方程

2.3.1质量守恒方程

2.3.2能量守恒方程

2.3.3动量守恒方程

2.3.4状态关系方程

2.4边界条件

2.4.1物理边界条件

2.4.2周期边界条件

2.5运算步骤及程序流程

2.6 KIVA-3V的使用

2.6.1 KIVA-3V的运算过程

2.6.2后处理

2.6.3输出功能

第三章柴油机缸内燃烧的流场模拟

3.1柴油机的主要参数

3.2网格的划分

3.2.1网格的具体划分方法

3.2.2划分好的网格

3.3计算结果与分析

3.3.1缸内流场

3.3.2缸内湍流动能分布

第四章柴油机燃烧过程的数值模拟

4.1实际工况模拟

4.1.1喷油参数

4.1.2燃烧化学反应的选取

4.1.3计算初始参数和边界条件

4.1.4模拟与实验的对比

4.1.5计算结果与分析

4.2缸内温度场变化

4.3缸内压力场的变化

4.4燃烧后排放产物分析

第五章全文总结

5.1总述

5.2关于KIVA-3V程序

5.3结论

5.4进一步的工作

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文