缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動機燃燒過程模擬研究.pdf

1、為了節(jié)約能源，保護環(huán)境，應(yīng)對日趨嚴(yán)格的排放法規(guī)，世界各國廣泛開展發(fā)動機替代燃料的研發(fā)工作，天然氣因其清潔、儲量大、熱值高、排污低、使用經(jīng)濟性好而在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的天然氣發(fā)動機充氣效率低，火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷?，發(fā)動機存在著平均有效壓力低、局部某些工況熱負(fù)荷高及熱效率低等問題。大量研究表明，燃燒過程是決定發(fā)動機性能的關(guān)鍵因素之一。因此，研究缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機的燃燒過程可以為優(yōu)化天然氣發(fā)動機的性能提供理論依據(jù)及技術(shù)儲備。

2、>　　 本文的研究對象為一臺改裝自汽油機的缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動機。應(yīng)用PRO/E建立燃燒室的幾何模型，導(dǎo)入專業(yè)的網(wǎng)格生成軟件HYPERMESH將模型劃分為結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格。將網(wǎng)絡(luò)模型導(dǎo)入CFD軟件中生成動網(wǎng)格，并設(shè)定邊界條件，對缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動機的壓縮、著火、燃燒及膨脹過程進行了模擬計算。在模型得到試驗驗證的基礎(chǔ)上，研究了三種燃燒室形狀和天然氣噴射方向?qū)υ摪l(fā)動機的燃燒過程與排放的影響，研究結(jié)果表明:
　　 (1)燃燒室形狀對缸

3、內(nèi)流場和燃燒過程有顯著的影響:①合理的設(shè)計活塞頂部的凸臺形狀，可以加強擠流運動強度，提高上止點附近燃燒室內(nèi)的湍流強度，有利于混合氣在急燃期內(nèi)迅速燃燒;②降低點火初期火花塞附近混合氣的流動速度有利于穩(wěn)定火核的形成，縮短滯燃期，燃燒速率快，發(fā)動機熱效率高;③設(shè)計的三種燃燒室，從提高燃燒速度方面考慮，B型燃燒室最佳。
　　 (2)天然氣噴射方向:對于相同形狀的燃燒室，不同的噴射方向決定了混合氣在氣缸內(nèi)軸向的濃度分布。在給定工況下，存在