基于预混合低温燃烧模式下的非道路国Ⅳ柴油机燃烧室特征形状研究

以某非道路国四高压共轨柴油机为研究对象,通过数值模拟研究了预混合低温燃烧模式下的非道路柴油机燃烧室特征形状对缸内气流运动特性、油气混合过程以及污染物排放影响。结果表明,在ω燃烧室、双卷流燃烧室、大敞口燃烧室与高凸台燃烧室4种特征燃烧室中,在无喷雾条件下,相对于其他特征燃烧室,高凸台燃烧室的缸内湍流能量较大,高流速区域较大且形成有组织的涡旋运动。在有喷雾条件下,高凸台燃烧室的油气混合速度最快,燃油在缸内的分布也较为均匀,且在Soot排放控制方面具有较大优势。说明了高凸台燃烧室形状有利于增强缸内的运动强度,促进油气混合过程。     

非道路国Ⅳ柴油机燃烧室出口特征形状影响研究

以某非道路国四高压共轨柴油机为研究对象,通过数值模拟研究了预混合低温燃烧模式下的非道路柴油机高凸台型燃烧室几何参数对缸内气流运动特性、油气混合过程以及污染物排放影响。结果表明:缩口型式可以提高高凸台燃烧室缸内湍流动能,且上止点前会在喉口处形成剧烈涡旋运动,有利于燃油的扩散;缩口燃烧室中的高湍流动能与合理的气流运动可加速燃油的蒸发雾化,气流运动速度与方向较为合理,可以加快油气混合速度,从而可提高油气混合质量;缩口燃烧室在碳烟排放方面具有较大优势,但由于其预混合燃烧比例大,NOx排放相对其他2种燃烧室高。     

基于米勒循环发动机的缸内流动优化

采用三维计算流体力学软件STAR-CD对某米勒循环发动机进行数值模拟计算,分析进气道喉口附近截面积、燃烧室进气鼻梁区气门遮蔽以及活塞顶凸台高度和凹坑直径对米勒循环发动机缸内瞬态滚流比和湍动能的影响。结果表明:优化进气道喉口附近截面积、燃烧室进气鼻梁区气门遮蔽以及活塞顶凸台高度和凹坑直径能够提高缸内滚流比和湍动能,3种优化方案对缸内流动改善的效果顺序依次为进气道、活塞和燃烧室。     

应用正交设计法优化大功率柴油机燃烧系统的多维仿真研究

应用正交设计法对大功率柴油机燃烧系统参数进行了多维仿真优化研究,综合考虑了柴油机的进气系统、喷油系统和燃烧室形状等参数,并通过方差分析得出了单因素和交互作用对柴油机动力性的影响规律.研究结果表明:正交设计法可以用于大功率柴油机燃烧系统优化匹配的多维仿真研究,使柴油机的动力性大幅度提高;从燃烧室廓形中提取出的3个参数(喉口半径、锥台角度和凹坑半径)可以作为燃烧室设计的特征参数;以动力性为优化目标时,喷孔数与涡流比的交互作用影响最大,涡流比、油束夹角与锥台角度的交互作用,喷油压力与喉口半径的交互作用的影响次之,喷孔数有一定的影响;最后得出各种交互作用的匹配关系及其对柴油机动力性的影响.     

燃烧室形状对柴油机燃烧和排放影响的数值研究

对相同压缩比的3种燃烧室进行了三维数值计算,分析了燃烧室形状对柴油机燃烧过程、NOx和soot在缸内的分布区域形成的原因,进一步用Φ-T图研究了3种燃烧室在不同时刻对NOx和soot的影响。结果显示:敞口燃烧室更有利于混合气的形成和燃烧,NOx和soot排放低于直口和缩口燃烧室。     

直喷式柴油机燃烧室廓形匹配油束夹角的数值模拟研究

应用CFD软件Fire对某大功率直喷式柴油机缸内工作过程进行了多维模拟,研究了扩口、缩口和直口三种不同燃烧室廓形时油束夹角对油束落点位置、燃油分布和燃烧性能的影响。引入油束锥台匹配比的概念建立油束夹角与燃烧室中央锥台角度之间的关系,从而达到减少匹配参数数量的目的。结果显示：对于各种类型的燃烧室廓形均存在最佳油束锥台匹配比使得发动机的动力性能最优,缩口和直口燃烧室的最佳油束锥台匹配比接近（约为1.06）,扩口燃烧室的最佳油束锥台匹配比要略大于缩口和直口燃烧室（约为1.138）。     

基于响应面法的高强化柴油机燃烧系统多参数多目标优化匹配研究

通过引入一种新的优化方法———响应面法,对高强化柴油机燃烧系统进行多参数多目标优化匹配研究。基于有限数量的CFD三维仿真结果,构建了以燃烧室喉口半径、涡流比和喷孔数为输入参数及功率和最高燃烧压力为输出结果的响应面函数,并通过其进行各参数对性能影响的显著性检验和降维分析。基于所得响应面函数进行多参数全局寻优,得到3种具有不同特点的优化方案并与原方案进行缸内微观过程的对比分析。研究结果表明:对于所研究的机型,在喷油压力及喷孔流通面积恒定的情况下,燃烧室喉口半径与喷孔数的匹配和燃烧室喉口半径与涡流比的匹配分别是对功率和最高燃烧压力的主要影响因素;随着喷孔数的增加,功率对涡流比和燃烧室喉口半径的敏感程度逐渐减小,最高燃烧压力对燃烧室喉口半径的敏感程度逐渐增加;在所得的3种优化方案中,10孔和8孔方案可分别单独显著改善功率和最高燃烧压力指标,9孔方案可同时小幅度改善功率和最高燃烧压力指标。     

燃烧室形状对柴油机性能影响的研究

为研究混合气的形成状况和燃烧质量，探索燃烧室形状对柴油机性能的影响，本文应用STAR—CD程序对不同几何形状的燃烧室内的燃油雾化、燃烧进行三雏数值模拟。计算结果表明，燃烧室的形状对燃烧过程有着重要影响。缩口燃烧室具有较大的挤流强度，较长的涡流持续期，较合理的涡流分布，更有利于混合气的形成，可以进一步加速扩散燃烧，产生较高的缸内压力和温度，具有最好的燃烧性能。直口燃烧室燃烧性能相对较差，敞口燃烧室的最差。但是缩口燃烧室的热应力较大，残余废气不易排除，实现增压比较困难。     

缸内直喷天然气射流混合过程的数值模拟

采用数值模拟的方法,研究了天然气缸内直喷自由射流、撞壁射流以及涡旋结构在直口、缩口和敞口3种燃烧室形状中的形成过程,并在此基础上设计了适用天然气缸内直喷混合气形成的新型燃烧室.结果表明:采用较小的喷射夹角可以改善射流撞壁过程,提高混合气形成质量;喷射夹角为80°时,缩口燃烧室中,附壁射流脱壁后涡旋结构中燃料不易扩散,天然气混合速度较低,直口燃烧室和敞口燃烧室天然气混合速度接近.3种燃烧室形状中天然气射流混合过程会经历3个重要转折点:自由射流撞壁、附壁射流脱壁以及涡旋结构生长和扭曲阶段,其中在涡旋结构生长和扭曲阶段气体燃料与空气快速混合.最后,根据天然气射流在缸内混合过程设计出脱壁型燃烧室(SACC),大大增加形成可燃混合气的燃料比例,并能提高混合气的均匀度.     

某天然气发动机活塞燃烧室对比研究

针对某型天然气发动机的活塞燃烧室型式展开论述,通过比较缩口型、直口碗型、敞口型三种型式的燃烧室内混合气体的湍动能,分析了各型式燃烧室的优劣。鉴于缩口型燃烧室存在不足,本文通过发动机台架试验,分析了直口碗型燃烧室和敞口型燃烧室对发动机性能的影响。最后,得出了直口碗型燃烧室适合用于天然气发动机的这一结论。