390船用柴油機燃燒系統(tǒng)優(yōu)化模擬研究.pdf

1、燃燒系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化是柴油機性能設(shè)計研發(fā)的重要組成部分，開發(fā)高熱效率、低排放燃燒系統(tǒng)的關(guān)鍵在于油、氣、室三者的匹配。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，采用CFD技術(shù)對缸內(nèi)工作過程進行模擬，并使用優(yōu)化技術(shù)對燃燒系統(tǒng)各項參數(shù)進行匹配，已經(jīng)成為內(nèi)燃機性能開發(fā)的重要手段，可有效縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。本文采用三維CFD軟件AVL FIRE對一臺中速柴油機在全負荷工況下的缸內(nèi)燃燒過程進行了仿真計算，并耦合優(yōu)化軟件建立自動優(yōu)化平臺，使用優(yōu)化算法對其全負荷工

2、況下的燃燒系統(tǒng)進氣參數(shù)、噴油參數(shù)和燃燒室型線進行了優(yōu)化匹配。
　　本研究首先在實驗數(shù)據(jù)和一維工作過程模擬數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，使用AVL FIRE中ESE diesel模塊對該柴油機燃燒室建模，選擇合適的數(shù)值計算模型，對原始機型的燃燒過程進行仿真計算，并驗證了計算模型的準確性，以此分析原始機型的缸內(nèi)油氣混合情況、燃燒排放情況。然后，采用AVL Design Explorer軟件建立自動優(yōu)化平臺一，選取喉口直徑、喉口處圓弧半徑、凹坑半徑、活

3、塞中心凸臺半徑以及凹坑深度五個燃燒室結(jié)構(gòu)參數(shù)為優(yōu)化變量，以降低NOx和soot排放，提升功率為目標，采用標準遺傳算法對燃燒室型線進行自動優(yōu)化。優(yōu)化共得到215個計算結(jié)果。研究結(jié)果表明：喉口直徑較大且凹坑小而淺的燃燒室有利于降低該柴油機排放。優(yōu)化得到的兩個新燃燒室在NOx和soot排放上均有不同程度下降。最后，在燃燒室優(yōu)化的基礎(chǔ)上，使用AVL FIRE作為CFD計算工具，耦合優(yōu)化軟件Isight，建立自動優(yōu)化平臺二，使用多島遺傳算法結(jié)合序