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汽油机准维湍流燃烧模型的建立及其应用

作　者: 石本改
导　师: 李岳林
学　校: 长沙理工大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 汽油机 准维湍流燃烧模型 燃烧过程 示功图 湍流参数
分类号: TK411.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 235次
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内容摘要


内燃机缸内湍流对于油、气混合速率及火焰燃烧速率均有直接作用。在火花点火式内燃机中,点火时刻湍流强度的提高可以提高热量的扩散速率,在一定条件下可以影响稀燃极限和循环变动。缸内的湍流对于发动机的燃油经济性和排放性也有很大影响。内燃机缸内湍流研究包括两个方面,首先是湍流特性及其与燃烧过程的关联,另一方面是湍流的产生、发展及分布规律。两方面的研究综合起来可以分析、指导内燃机的气流组织过程,即进、排气系统和燃烧室的设计。然而,由于燃烧过程中汽缸内湍流参数测量很困难,所以,在此提出了一种准维湍流燃烧模型,通过模型计算与实验结果进行比较、优化模型。最后,利用此模型计算燃烧过程中汽缸内湍流参数,进而为确立湍流特性及其与燃烧过程的关联关系,进、排气系统和燃烧室的设计提供依据,对于提高汽油机的动力性、经济性,降低汽油机的总排放量具有较大的实用价值。全文共分五章:第一章阐述了内燃机燃烧过程缸内流动研究的意义、发展及其现状,提出了本文将要进行的研究工作。第二章建立了汽油机燃烧过程的准维湍流燃烧模型,其中包括准维诊断模型、准维预测模型、湍流火焰传播模型、传热模型以及工质物性参数的计算模型。第三章介绍了汽油机汽缸压力的测量。对系统标定、上止点位置的确定等诸方面进行了较为详细的考虑,并对其实验结果进行了分析。第四章主要工作是进行燃烧室几何模型的计算,目的是为燃烧模型的顺利计算提供已燃区和未燃区的体积及其传热面积等参数。第五章是对汽油机燃烧过程中缸内湍流参数进行模拟计算,并对不同工况下所得的湍流参数进行了讨论。最后给出了本文的结论与展望。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-20
  1.1 内燃机燃烧过程缸内流动研究的意义  10-11
  1.2 内燃机缸内湍流模型的研究现状  11-18
    1.2.1 湍流模型的发展  11-16
    1.2.2 内燃机缸内湍流模型的研究现状  16-18
  1.3 本文的研究工作  18-20
第二章 汽油机准维湍流燃烧模型的建立  20-38
  2.1 燃烧模型的选择  20-22
  2.2 准维模型的建立  22-34
    2.2.1 基本假设  22-23
    2.2.2 准维诊断模型  23-25
    2.2.3 准维诊断模型的子模型  25-33
    2.2.4 准维预测模型  33-34
  2.3 湍流火焰传播模型  34-35
  2.4 初始条件与边界条件  35-36
  2.5 三元微分方程组的龙格－库塔解法  36
  2.6 数值模拟的程序框图  36-38
第三章 汽缸压力的测录  38-54
  3.1 实验台架的总体布置  38-40
  3.2 试验设备与仪器的介绍  40-43
    3.2.1 发动机  40
    3.2.2 测功机  40-41
    3.2.3 燃烧分析仪  41
    3.2.4 发动机测试控制仪  41-42
    3.2.5 油耗仪  42
    3.2.6 发动机水恒温控制仪  42-43
  3.3 实验方案  43-44
  3.4 测试系统的标定  44-46
  3.5 汽缸内燃烧数据简介  46-47
  3.6 示功图测录  47-54
    3.6.1 动态上止点位置的确定  47-50
    3.6.2 工况的设置  50-51
    3.6.3 数据采集、保存和图形显示  51-52
    3.6.4 汽油机实测示功图  52-54
第四章 燃烧室几何模型的计算  54-64
  4.1 问题的提出  54-55
  4.2 “拼块”结构法和“网格”法的介绍  55-56
  4.3 节点积分法  56-61
    4.3.1 节点划分与处理  56-58
    4.3.2 火焰前锋面积的计算  58-59
    4.3.3 已燃区传热面积A_b 的计算  59-60
    4.3.4 已燃区体积V_b 的计算  60-61
    4.3.5 未燃区体积V_u 与传热面积A_u 的计算  61
  4.4 计算过程  61-64
第五章 汽油机缸内湍流参数的计算  64-72
  5.1 诊断计算与 FSR 经验公式的建立  64-66
    5.1.1 诊断计算  64-65
    5.1.2 FSR 公式的建立  65-66
  5.2 试验验证  66-67
  5.3 湍流参数计算及结果分析  67-72
    5.3.1 湍流参数随曲轴转角的变化  67-68
    5.3.2 转速对湍流参数的影响  68-69
    5.3.3 节气门开度对湍流参数的影响  69-71
    5.3.4 负荷对湍流参数的影响  71-72
总结与展望  72-74
参考文献  74-79
致谢  79-80
附录 A  80

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 内燃机 > 汽油机 > 理论 > 燃烧过程
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