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汽油机稀薄燃烧气体流动数值模拟研究

作　者: 朱云龙
导　师: 李志军
学　校: 天津大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 稀薄燃烧稳流试验台 STAR-CD 进气道三维数值模拟
分类号: TK411.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 118次
引　用: 3次
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内容摘要

随着能源与环境问题的日益严峻,汽车工业的发展面临前所未有的挑战。稀薄燃烧技术不仅能够有效降低发动机燃油消耗率,减少温室气体的排放,同时还可以大大降低HC和CO的排放。本文在一台CA3GA2四气门电控燃油喷射发动机上,通过对其进气道进行CFD仿真分析,就如何实现稀燃,进行了相关研究。本文首先介绍了内燃机缸内气流运动情况及其对于燃烧过程的影响,认识到稀燃技术对于改善内燃机经济性和排放性的诸多优势,为进一步的仿真分析和试验研究提供理论依据。了解CFD理论及现状,在掌握质量、动量和能量三大守恒定律等理论基础的前提下,运用STAR-CD等CFD软件进行流场性能的模拟研究。本文通过建立模型,应用数值模拟的方法对发动机进气歧管、进气道及两者耦合情况进行分析,并通过稳流试验对模拟计算结果进行验证。课题运用STAR-CD软件对于稳流试验台条件下的进气道及缸内气体流动情况进行三维数值模拟,通过网格划分、边界条件设定等步骤得到流场分析图。分析气道-缸内流场特性,表明发动机进气道在不同气门升程下的流量系数较高,进气效果较好,缸内的滚流运动明显,说明进气道结构较为合理。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-17
  1.1 引言  7-10
    1.1.1 能源问题  7-8
    1.1.2 环境问题  8-10
  1.2 内燃机缸内的空气运动  10-13
  1.3 进气道燃油喷射式汽油机稀薄燃烧技术  13-15
    1.3.1 稀薄燃烧技术的优越性  13-14
    1.3.2 稀薄燃烧技术存在的问题  14-15
  1.4 发动机工作过程模拟仿真计算的用途  15-16
  1.5 本课题研究的内容及意义  16-17
第二章 CFD技术及STAR-CD软件介绍  17-30
  2.1 CFD 技术介绍  17-20
    2.1.1 CFD 技术的发展  17-19
    2.1.2 CFD技术的特点  19
    2.1.3 当前流行的CFD软件  19-20
  2.2 STAR-CD软件概述  20-27
    2.2.1 通用热流体解析软件：STAR-CD  20-21
    2.2.2 STAR-CD理论基础  21-22
    2.2.3 STAR-CD解析机能  22-23
    2.2.4 STAR-CD系统构成  23-24
    2.2.5 STAR-CD的文件系统  24-25
    2.2.6 STAR-CD解析的基本步骤  25-27
  2.3 STAR-CD技术在内燃机领域的应用  27-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章四气门汽油机进气道数值模拟仿真计算  30-48
  3.1 关于分析进气歧管性能三种方法的讨论  30-31
    3.1.1 零维模型  30
    3.1.2 准维模型  30-31
    3.1.3 1D/3D模型  31
  3.2 进气道与进气歧管的耦合分析  31-35
    3.2.1 耦合系统网格模型  31-32
    3.2.2 数学模型  32-33
    3.2.3 气道稳流试验  33-35
  3.3 分析比较模拟计算结果和试验结果  35-37
  3.4 四气门汽油机进气道CFD仿真研究  37-47
    3.4.1 概述  37-38
    3.4.2 进气道流动性能的评价指标—涡流比  38
    3.4.3 CFD仿真研究及与实验结果的对比  38-45
    3.4.4 流场特性分析  45-46
    3.4.5 气道评价参数分析  46-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章总结及工作展望  48-50
  4.1 全文总结  48
  4.2 工作展望  48-50
参考文献  50-53
发表论文和参加科研情况说明  53-54
致谢  54

汽油机稀薄燃烧气体流动数值模拟研究

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