大功率柴油機(jī)燃燒過(guò)程參數(shù)化分析及系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配研究.pdf

1、柴油機(jī)燃燒過(guò)程受油、氣、室系統(tǒng)多參數(shù)的制約和影響。應(yīng)用CFD技術(shù)對(duì)多參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化匹配可以大幅降低成本，縮短研發(fā)周期，但關(guān)鍵問(wèn)題是要確保仿真的置信度。為此，本文對(duì)噴霧過(guò)程進(jìn)行了V&V驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，以某型大功率直噴式柴油機(jī)為平臺(tái)進(jìn)行了多維仿真，試圖參數(shù)化分析燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)單參數(shù)及兩參數(shù)匹配對(duì)混合氣形成及燃燒過(guò)程的影響。同時(shí)，引入優(yōu)化理論對(duì)燃燒系統(tǒng)多參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化匹配，并對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行分析，取得了較好的效果。 首先，本文進(jìn)行了噴霧過(guò)程

2、的V&V驗(yàn)證，獲得了最佳的網(wǎng)格尺寸大小，時(shí)間步長(zhǎng)等。在此基礎(chǔ)上，建立了某型大功率直噴式柴油機(jī)的計(jì)算網(wǎng)格，對(duì)噴霧和燃燒模型參數(shù)靈敏度進(jìn)行了仿真分析，取得了與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況較吻合的多維仿真結(jié)果。同時(shí)，對(duì)該柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程的不足進(jìn)行了深入分析。 其次，在定性研究渦流比、噴孔數(shù)（孔徑）、噴油壓力、油束夾角和燃燒室口徑比等燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)缸內(nèi)工作過(guò)程影響的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了表征油氣混合及燃燒過(guò)程的特征參數(shù)，包括湍流混合強(qiáng)度、混合氣濃度方差

3、、各當(dāng)量比區(qū)間對(duì)燃燒的貢獻(xiàn)率及燃燒平均化學(xué)反應(yīng)速率等。研究了設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)特征參數(shù)的影響規(guī)律，揭示了設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)燃燒性能影響的作用機(jī)制。另一方面，由于燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)燃燒過(guò)程的影響并不是孤立的，參數(shù)間往往存在著耦合作用，本文通過(guò)大量的仿真計(jì)算，獲得了以動(dòng)力性為優(yōu)化目標(biāo)時(shí)6對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)之間的匹配結(jié)果。并通過(guò)研究?jī)蓞?shù)匹配對(duì)特征參數(shù)的影響規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩參數(shù)匹配機(jī)制的分析。 最后，引入正交設(shè)計(jì)法和遺傳算法分別對(duì)燃燒系統(tǒng)多參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化匹配