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《大连理工大学》 2015年
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先进湍流模型在发动机缸内流动模拟中的应用

徐光甫  
【摘要】:内燃机缸内湍流流动作为其工作过程中最为重要和基础的部分之一,对内燃机缸内的喷雾、油气混合、燃烧和排放过程均有直接影响,准确模拟内燃机缸内湍流流动对于发动机的设计至关重要。然而,缸内湍流强烈的瞬变性、压缩性以及各向异性的特点使现有数值模拟方法难以实现完全精确的数值模拟。虽然近年来计算机技术的迅猛发展促进了精度更高的大涡模拟(LES)方法和直接数值模拟(DNS)技术的发展,但是其高额的计算成本在实际工程应用中的实用性仍然较差。相比之下,对于计算效率更高、实用性更强的雷诺平均(RANS)模型的研究和改进仍然具有发展空间。本文使用三维计算流体力学(CFD)计算程序KIVA3V,采用最新发展的RANS湍流模型——广义RNG (GRNG)模型,对多种内燃机缸内流动状态进行了数值模拟,探究该模型对于内燃机缸内进气流动过程、喷雾过程、燃烧和排放过程的预测性能,同时考虑工况参数(涡流比、喷油压力和负荷)以及网格密度的影响,将计算结果与实验值进行对比,从而对最新发展的GRNG模型进行较为全面的评估,进一步推广和拓展GRNG模型的应用范围。本文主要在经典的后台阶流流动、单气门发动机进气过程流动、冷态下内燃机缸内喷雾,光学发动机燃烧过程以及重载柴油机的燃烧和排放等过程中对GRNG模型进行模拟验证,计算中以标准k-ε模型和RNG模型作为参考和比较。研究结果表明:在流动的预测中,与标准k-ε模型和RNG模型相比,GRNG模型都有明显改进,尤其是对于后台阶流湍动能分布的预测上,与实验结果吻合良好;对于喷雾的预测,与标准的k-ε模型相比,标准RNG和GRNG模型预测的贯穿距更长,与实验值更接近,另外对于缸内当量比的空间分布形态的预测上,使用GRNG湍流模型的计算结果与实验结果更为接近;在光学发动机燃烧过程的预测中,在不同的涡流比尺s(1.55、2.2、3.5和4.5)和喷油压力Pinj (500 bar.860 bar和1220bar)条件下,与其他两类湍流模型相比,GRNG模型对于缸内压力和放热率的预测都取得了比较高的精度;对于重载柴油机低负荷(IMEP=0.44 MPa)、中负荷(IMEP=1.10 MPa)和高负荷(IMEP=1.95 MPa)下燃烧和排放的预测中,GRNG模型同样展示了良好的预测性能。综合多方面的研究结果来看,新发展的GRNG模型较标准k-ε模型和RNG模型在对内燃机缸内流动的预测性能上有明显改进,说明该模型在内燃机缸内流动模拟应用中具有合理性和实用性。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TK401

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王宝林;韩志玉;杨小龙;;基于连续可变压缩系数的内燃机缸内湍流数值计算[J];湖南大学学报(自然科学版);2008年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜巍;刘福水;李向荣;;差分格式对柴油机进气流动模拟计算结果的影响[J];北京理工大学学报;2007年09期
2 王立杰;汪春梅;张超;左承基;;双燃料柴油机燃烧和排放的三维数值模拟分析[J];北京汽车;2010年04期
3 石秀勇;李国祥;胡云萍;;喷雾夹角影响柴油机混合气形成与燃烧的CFD研究[J];车用发动机;2007年01期
4 周苗;隆武强;冷先银;杜宝国;;喷油器参数对柴油机燃烧特性影响的数值模拟[J];车用发动机;2008年S1期
5 徐洪军;常汉宝;崔勇;;TBD234柴油机有害物生成过程仿真研究[J];车用发动机;2008年S1期
6 曾文;宋崇林;;异辛烷HCCI发动机燃烧特性的大涡数值模拟[J];车用发动机;2009年02期
7 张乐超;齐放;翁文祥;李伟权;许沧粟;;喷孔几何特征尺寸对柴油喷雾及柴油机性能影响的研究进展[J];车用发动机;2010年03期
8 周磊;徐春龙;韩君;贾明;孙凯;李庭蕊;;柴油机高压及微孔径下燃油雾化特性的数值研究(Ⅰ)——模型参数的选取[J];车用发动机;2011年05期
9 冯帅;刘勇;张骞;王志勋;;缸内直喷汽油机喷油及燃烧过程三维数值模拟[J];车用发动机;2012年01期
10 黄流军;郭一鸣;;模拟计算和试验研究在柴油机改进过程中的应用[J];柴油机;2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 王宝林;邓帮林;李军成;许胜利;冯仁华;;轿车用直喷柴油机缸内工作过程CFD分析[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
2 袁佳斌;;汽油机示功图确定方法与研究[A];四川省第十一届汽车学术年会论文集[C];2013年
3 闫善恒;滕启寨;郭磊;孙万于;李红珍;;发动机缸内燃烧三维CFD仿真与流固耦合传热分析[A];2015中国汽车工程学会年会论文集(Volume3)[C];2015年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 崔洪江;YC6T柴油机进排气系统性能仿真及优化研究[D];大连海事大学;2011年
2 姚春玲;汽油机进气混合O_2/CO_2的燃烧机理与性能研究[D];东北林业大学;2011年
3 王子玉;柴油机燃用小桐子油的燃烧过程试验与模拟研究[D];江苏大学;2011年
4 张军;柴油机喷嘴内空化效应的机理及射流破碎特征的研究[D];天津大学;2010年
5 张延峰;汽油机芳香烃生成机理的研究[D];天津大学;2010年
6 陈炜;气液界面Rayleigh-Bénard-Marangoni对流现象实验测量及传质研究[D];天津大学;2010年
7 张韦;柴油机富氧燃烧及排放的实验研究与理论计算[D];天津大学;2010年
8 张华伟;柴油机燃烧过程中多环芳香烃测量及演变规律的实验研究[D];天津大学;2012年
9 张登攀;柴油机进气预混甲醇的台架试验和醇气混合过程数值模拟[D];江苏大学;2011年
10 李智;天然气发动机气缸盖热负荷及冷却水腔内沸腾传热研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张波;缸内流场结构对天然气发动机性能影响的模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李琦;某16V型柴油机相继增压性能分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 田文凯;多功能燃烧弹的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 尹佳;柴油/天然气双燃料发动机性能模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 刘劲松;基于CFD的柴油机喷雾过程模拟计算研究[D];浙江大学;2010年
6 雷晶;基于MATLAB/Simulink的高压共轨柴油机仿真模型的研究与应用[D];昆明理工大学;2010年
7 孔德芳;4100QB-2柴油机燃用生物柴油缸内工作过程模拟及试验研究[D];昆明理工大学;2010年
8 王凤;16V240ZJE柴油机缸内燃烧过程数值模拟[D];大连交通大学;2010年
9 冯星;甲醇柴油混合燃料在柴油机上的应用研究[D];太原理工大学;2011年
10 姜鹏;喷嘴内部流场及空化现象的数值模拟[D];太原理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 刘金武;龚金科;钟志华;唐大学;高为国;倪小丹;;内燃机工作过程多维模型计算机仿真平台设计与实现[J];湖南大学学报(自然科学版);2006年03期
2 马贵阳,解茂昭;用RNGk-ε模型计算内燃机缸内湍流流动[J];燃烧科学与技术;2002年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄桂兵;具有国际先进水平的羟基强化内燃机燃烧与改善尾气污染技术研究成功[J];世界海运;2003年02期
2 秦萍 ,华春蓉;内燃机振动信号数据处理中一些技术问题的研究[J];精密制造与自动化;2003年S1期
3 ;山东内燃机学会三届二次理事会暨学术交流会议纪要[J];山东内燃机;2003年04期
4 沈颖刚,王宇琳,郑伟,申立中,韦静思;内燃机燃烧过程数值模拟技术发展概况[J];拖拉机与农用运输车;2004年01期
5 李建军 ,汪溪;高原地区小型农用内燃机燃烧状况的特性分析[J];拖拉机与农用运输车;2004年02期
6 ;《内燃机》2004年度目次[J];内燃机;2004年06期
7 ;山东内燃机学会三届四次理事会议纪要[J];山东内燃机;2005年05期
8 ;山东内燃机学会2002~2005年度优秀论文评选 获奖论文[J];山东内燃机;2005年05期
9 吴义虎;宫唤春;岳文辉;侯志祥;袁翔;宋丹丹;;基于废气排放和工况参数信息融合的内燃机失火故障诊断[J];电力科学与技术学报;2007年01期
10 张全逾;张淑华;张汝清;;内燃机循环及燃烧测试分析方法的发展、现状及应用[J];承德石油高等专科学校学报;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 许思传;张建华;孙济美;;内燃机缸内喷雾和燃烧过程的数值模拟[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
2 王季;;内燃机使用智能燃烧室的必要性——兼论不可变燃烧室的先天不足[A];四川省第九届(2009年)汽车学术交流年会论文集[C];2009年
3 王季;;推广智能燃烧室发展高效节能环保型内燃机[A];2003年西部清洁汽车技术研讨会论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 杨纯;挑战内燃机能量利用和排放极限[N];科技日报;2007年
2 本报记者 胡启林;内燃机研发应力避“技术空心化”[N];中国工业报;2008年
3 本报记者 杨纯;从条件到规模,这里都堪称一流[N];科技日报;2007年
4 本报记者 杨纯;谢辉:创新知识比学知识更快乐[N];科技日报;2007年
5 记者 常姗姗 通讯员 李丹 张新生;天津大学一项科技成果获“973项目”3000万元资助[N];科技日报;2001年
6 李杰;混合动力是汽车发展的长期技术路线[N];中国工业报;2009年
7 敏丽 沈胜强 陈家骅 张志千;传热全仿真模拟是未来发动机研究的主要方向[N];中国汽车报;2000年
8 本报记者 赵三明;产品研发不光是做出样机[N];中国工业报;2005年
9 戴金勇孙志峰;技术,在压力下突破[N];中国工业报;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁佳斌;基于MATLAB的内燃机工作过程模拟软件开发[D];西南交通大学;2015年
2 孙宝庆;内燃机性能多学科优化模拟研究[D];郑州大学;2015年
3 郭常立;内燃机结构辐射噪声预测技术研究[D];中北大学;2009年
4 戴建营;内燃机工作过程数值模拟[D];西华大学;2007年
5 周建明;内燃机结构噪声预测方法的研究[D];武汉理工大学;2007年
6 赵宏国;内燃机燃烧室部件耦合传热仿真研究[D];大连理工大学;2007年
7 匡剑;内燃机故障诊断数据采集与处理系统开发[D];西南交通大学;2008年
8 王霞;内燃机表面辐射噪声盲源分离技术研究[D];天津大学;2010年
9 陈林;内燃机零件质量及装配故障的诊断方法研究[D];重庆大学;2012年
10 刘一鸣;内燃机台架试验控制系统及燃烧分析系统的设计与应用[D];华中科技大学;2013年
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