点燃式发动机LPG工作过程数值模拟及应用实验研究

摘要

该文对分别使用汽油和液化石油气(LPG)对GY6单缸四冲程汽油机工作过程进行的数值模拟和初步的应用实验研究作了阐述.该数值模拟和初步的应用实验研究的内容包括:对火花点火发动机工作过程循环进行数值模拟,将整个过程分为两个部分分别进行模拟.采用零维模型对进排气阶段进行模拟,考虑到节流元件对进气管内状态以及对进气流量产生的影响,使用进气系统充排模型对进气系统进行模拟.针对火花点火发动机燃烧的特点,采用双区准维模型对燃烧过程进行模拟,将压缩和膨胀过程看成是燃烧过程的特殊情况合并到这个阶段中.针对液化石油气(LPG)的特点,在上述数值模拟的基础上,对火花点火发动机LPG工作过程进行了数值模拟.使用了一种计算火焰与燃烧室之间几何关系的模型,可以比较精确地提供燃烧过程中的火焰前锋面积、已燃区体积、已燃区和未燃区与壁面的接触面积等几何参数.这种方法是节点积分法,其中把燃烧室剖分成许多厚度值很小的薄片,在薄片的上下两平面上分别用两簇平行线来分割薄片的外廓周线,得到一系列节点,依次计算各节点到火花塞的距离,即可判断该节点是否处于被火焰区包围的情形,用积分的方法就可求得所需几何参数.用节点积分法处理燃烧室,节点划分简单方便,计算精度高,工作量小,实用性强.这种方法对燃烧室的形状没有要求,可以使用于任何形状的燃烧室.使用湍流卷吸燃烧模型计算燃烧过程中的湍流火焰燃烧速度以及质量燃烧率等参数.通过实验测取示功图,将其与模拟计算的结果进行对比分析.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于论文使用授权的说明

第1章绪论

1.1课题的理论意义

1.2国内外液化石油气(LPG)研究概况

1.2.1液化石油气(LPG)特性

1.2.2LPG燃烧特性研究概况

1.3对火花点火发动机工作循环模拟研究发展及状况

1.4研究内容

第2章火花点火发动机工作过程的模拟

2.1简述

2.2进排气过程

2.2.1使用充排模型模拟进气系统

2.2.2进排气阶段缸内的热力过程

2.2.3模拟排气系统

2.3燃烧过程

2.4球形火焰半径的确定

2.5缸内传热模型

第3章燃烧室内几何尺寸的计算

3.1“拼块”结构法和“网格”法介绍

3.2节点积分法

3.3几何模型的有效性

第4章双区燃烧模型和湍流模型

4.1燃烧模型概述

4.2几种准维模型

4.3内燃机中的湍流燃烧

4.3.1火花点火发动机的火焰传播

4.3.2发动机缸内湍流的概述

4.4湍流卷吸燃烧模型的实现

4.4.1湍流模型

4.4.2基本控制微分方程式

第5章工作循环模拟计算及应用实验研究

5.1工作循环模拟计算

5.1.1程序设计

5.1.2程序文件说明

5.2 GY6汽油机模拟计算结果与分析

5.2.1在GY6汽油机用两种燃料的计算参数选择

5.2.2分别燃用汽油和液化石油气(LPG)模拟计算结果

5.2.3压缩比的影响

5.2.4当量燃空比的影响

5.3GY6汽油机实验测试及数值计算对比分析

5.3.1示功图测量系统组成及测试方法

5.3.2燃用汽油时模拟计算结果与实验测试结果对比

5.3.3燃用液化石油气时模拟计算结果与实验测试结果对比

全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢