微型HCCI自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、基于碳?xì)淙剂先紵奈⑿蛣?dòng)力機(jī)電系統(tǒng)具有體積小、壽命長、能量密度高等優(yōu)點(diǎn),在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中具有極為廣闊的應(yīng)用前景。微型HCCI自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是微燃燒動(dòng)力中的一種,它不僅可以解決發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸減小所導(dǎo)致的燃燒室壁面火焰淬熄問題,還可以解決HCCI燃燒面臨的控制難題,對微動(dòng)力機(jī)電系統(tǒng)裝置的開發(fā)具有重要意義。
　　 為了驗(yàn)證微尺度下HCCI燃燒方案的可行性,同時(shí)為泄漏工況下自由活塞運(yùn)動(dòng)特性的研究提供實(shí)驗(yàn)依據(jù),本文首先搭建了微型自由活塞單次沖

2、擊壓縮著火的可視化實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。接著,結(jié)合微型HCCI自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn),建立了發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的多維模型,其中包括傳熱子模型和泄漏子模型,并進(jìn)行了模型驗(yàn)證。模型通過FLUENT軟件UDF中的6DOF模塊實(shí)現(xiàn)了活塞運(yùn)動(dòng)和缸內(nèi)壓力間的耦合,通過CHEMKIN軟件實(shí)現(xiàn)了CFD與詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)間的耦合。
　　 應(yīng)用所建模型進(jìn)行相關(guān)數(shù)值模擬研究。首先,應(yīng)用理想模型(不考慮傳熱和泄漏)對微自由活塞單次沖擊壓縮著火

3、過程進(jìn)行變參量研究,分析了混合氣著火特性和活塞運(yùn)動(dòng)特性的影響因素及影響規(guī)律,為微HCCI燃燒過程的控制提供了理論依據(jù);其次,應(yīng)用傳熱子模型和泄漏子模型對發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程進(jìn)行研究,得到傳熱對微HCCI自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程影響相對較小,而泄漏對其影響較大的結(jié)論;最后,利用泄漏子模型研究了氣缸/活塞密封效果的主要影響因素并根據(jù)模擬結(jié)果提出增強(qiáng)密封效果的相應(yīng)措施。
　　 本文詳細(xì)研究了微HCCI自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中的燃燒特性及微發(fā)動(dòng)