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《天津大学》 2010年
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不同喷孔方案对直喷式柴油机缸内燃烧及排放影响的数值模拟

陈乃转  
【摘要】:柴油机燃油的雾化和蒸发对其燃烧和排放具有关键性作用,良好的雾化是实现高效率燃烧的前提。小孔径多孔喷嘴已被证明对柴油机的燃烧及排放具有明显的改善作用,然而实验证明小孔径在大当量比、高转速大负荷下的燃烧和排放却并不理想,这是因为小孔径喷射形成的液滴较细,这一方面促进了雾化,但同时使其动量较小,喷雾贯穿度减小,而研究已经证明喷雾贯穿度在高转速大负荷工况下是个极为关键的因素。为了使多孔喷嘴能在减小孔径的基础上保证有足够的喷雾贯穿度,学者们提出了组孔的概念。 除了组孔,目前国内外对两角度喷孔也有不少相关的研究。本文以CY6102BZLQ型直喷式柴油机为原型建立了三维模型,并验证了该模型的有效性。然后设计了五种喷孔,包括传统喷孔、多孔、组孔、两角度喷孔和两角度组孔喷孔,以数值模拟的方法研究了五种喷孔方案下直喷式柴油机的燃烧和排放的情况,并进一步研究了组孔和两角度喷孔在不同喷孔间距和角度下的燃烧和排放情况。同时考虑到工况和边界条件对喷雾的影响,本文还研究了不同负荷、转速、氧浓度和涡流比下,五种喷孔方案的燃烧和排放情况。 模拟结果发现,组孔具有与传统喷孔相似的喷雾贯穿度,且具有更小的SMD值,而多孔的喷雾贯穿度较小;组孔喷射形成的油束沿喷射方向的流场速度较大,这也是组孔喷雾贯穿度较大的原因;组孔及两角度喷孔喷孔间距和角度的改变实际上是喷雾锥角和喷雾贯穿度的竞争;在各种工况和边界条件下,两角度喷孔和两角度组孔喷孔在五种喷孔中都具有最高的缸压峰值,同时具有较高的NOx排放和较低的Soot和CO排放;多孔在大转速、大负荷、低氧浓度和大涡流比下的燃烧并不理想;组孔受到小口径燃烧室的影响,其喷雾贯穿度增大的优势体现得并不明显,但与传统喷孔相比仍有一定的优势。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK421.5

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