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喷油特性对柴油机缸内工作过程影响的CFD研究

作　者: 杨荣英
导　师: 杜慧勇
学　校: 河南科技大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: CFD 柴油机喷油嘴流动喷雾
分类号: TK427
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 74次
引　用: 1次
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内容摘要

对柴油机燃油喷射系统和缸内工作过程进行模拟计算具有重要的现实意义。本文就是为了研究燃油喷射系统参数对柴油机缸内工作过程的的影响,达到优化燃烧系统的目的。本文应用CFD软件对喷油器内部燃油流动进行模拟计算,还对比分析了喷射压力的不同以及喷孔直径的不同对其内部流动的影响。并进一步对燃烧室内的喷雾及燃烧过程进行三维数值模拟计算,分析喷油系统参数对柴油机缸内工作过程的影响。研究结果表明:喷孔内的压力、流速及空穴分布都很不均匀,针阀的运动会很大程度上影响燃油在喷油嘴内的流动。另外,喷射压力愈高对燃油雾化越好,空穴越容易发生且产生的空穴强度越高;喷孔直径的越小,喷孔内燃油的平均速度越大,空化程度越强。应用以上燃油流动的计算结果作为喷雾模拟的初始条件,进行喷雾的模拟计算。在喷雾试验装置上进行喷雾的动态可视化试验,对燃油的喷雾过程进行了摄影。结果显示模拟计算结果与实验取得较好的一致。最后,本文在导入与未导入喷孔内燃油流动结果的两种条件下,对燃烧室内的喷雾及燃烧进行了计算,发现喷嘴内燃油流动结果为计算缸内喷雾及燃烧过程提供较为准确的初始条件,能较为真实反映燃油的喷雾和燃烧特性。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第1章前言  6-9
  1.1 选题的背景及研究意义  6-7
  1.2 国内外研究现状  7-8
  1.3 本文的主要内容及意义  8-9
第2章 CFD 理论介绍及 FIRE 的应用  9-21
  2.1 CFD 理论介绍  9-10
  2.2 计算流体力学的基本物理模型和基本控制方程  10-13
    2.2.1 连续介质模型  10
    2.2.2 湍流模型  10-11
    2.2.3 燃油喷雾模型  11-13
    2.2.4 燃油的燃烧模型  13
  2.3 流体力学基本方程  13-17
    2.3.1 质量守恒方程  13-14
    2.3.2 动量守恒方程  14-15
    2.3.3 能量守恒方程  15-16
    2.3.4 状态方程  16-17
    2.3.5 湍流  17
  2.4 网格及其生成简述  17-21
    2.4.1 网格类型  18
    2.4.2 网格的分类  18-19
    2.4.3 FIRE 软件基本组成  19-20
    2.4.4 应用本文的可行性  20-21
第3章喷嘴内部燃油流动特性  21-36
  3.1 喷嘴内部流动的模拟方法  21
  3.2 单孔喷嘴模型建立  21-24
    3.2.1 几何模型的建立  22
    3.2.2 网格划分  22-23
    3.2.3 初始和边界条件  23
    3.2.4 数学模型  23-24
  3.3 模拟计算结果分析  24-28
  3.4 喷油器内部瞬态流动的变参数研究  28-34
    3.4.1 不同喷射压力条件下的瞬态流动分析  28-31
    3.4.2 不同喷孔直径条件下的瞬态流动分析  31-34
  3.5 小结  34-36
第4章单孔喷嘴瞬态喷雾特性模拟研究及实验验证  36-40
  4.1 喷雾的数学模型及条件设置  36-37
  4.2 喷雾过程可视化研究验证  37-40
    4.2.1 喷雾可视化研究实验装置  37-38
    4.2.2 喷雾试验验证  38-40
第5章内燃机缸内工作过程模拟分析  40-47
  5.1 喷雾计算的前提  40
  5.2 燃烧室模型及其条件  40-41
  5.3 模拟计算结果与分析  41-44
    5.3.1 缸内喷雾模拟分析  41-43
    5.3.2 缸内燃烧特性分析  43-44
  5.4 不同初始条件对缸内工作过程的影响  44-46
    5.4.1 不同初始条件对喷雾的影响  44-45
    5.4.2 不同初始条件对燃烧的影响  45-46
  5.5 本章小结  46-47
第6章全文总结与展望  47-49
  6.1 全文总结  47-48
  6.2 工作展望  48-49
参考文献  49-52
致谢  52-53
攻读硕士学位期间的研究成果  53

喷油特性对柴油机缸内工作过程影响的CFD研究

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