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基于GT-FUEL的二甲基醚燃油喷射过程数值模拟

刘新军  
【摘要】:含氧燃料二甲基醚具有优良的燃烧特性,能够显著降低发动机有害排放物特别是炭烟和NO_x,可实现发动机的无烟燃烧,是柴油机理想的代用燃料。其理论研究和实践探索在国内外已经蓬勃开展起来。 论文在比较分析了各类流体热物理性质计算方法的基础上,对DME 液体和蒸气的热物理性质进行了计算。将GTI 状态方程应用于液体DME,并以该方程为基础进行了变密度、变音速的计算,计算结果与实验数据的对比,验证了GTI 状态方程的有效性以及变音速处理方法的可行性。论文进行了供油凸轮的运动学计算,获得了柱塞升程、速度和加速度的变化规律。借助于燃油喷射系统数值模拟和优化设计软件GT-FUEL,基于一维非定常可压缩流理论,建立了S295 柴油机燃油喷射系统的物理和数学模型,并应用有限体积法进行了数值求解。深入分析了DME 燃油的变密度、变音速、油路中的空穴以及DME 的低粘度所引起的燃油泄漏等问题。 数值模拟结果与实测数据的对比分析表明模拟结果与实验数据有较好的一致性,说明用GT-FUEL 对燃油喷射过程进行数值模拟是完全可行的。利用GT-FUEL的优化模块Optimizer 探讨了燃油喷射系统的主要参数对喷射过程的影响机理,揭示了一些燃油喷射系统中无法用实验观察到的物理现象,为燃油喷射系统的优化设计提供了理论依据和技术措施。


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