基于KH-ACT霧化模型的柴油機(jī)噴嘴結(jié)構(gòu)與EGR率對(duì)燃燒排放特性的影響研究.pdf

1、能源與環(huán)境問題已成為當(dāng)今世界各國共同面臨的兩大主題，越來越多的研究者致力于對(duì)低能耗、低排放柴油機(jī)的開發(fā)。數(shù)值模擬以其自身眾多優(yōu)勢(shì)而成為一種有效的研究手段，而不斷提高數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性與可靠性則成為關(guān)鍵。本文針對(duì)YN4100QBZL型柴油機(jī)，采用CFD數(shù)值模擬的方法，在結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)CFD模型中最薄弱的環(huán)節(jié)-霧化模型研究基礎(chǔ)上，在近些年最新出現(xiàn)的CONVERGE軟件中，耦合進(jìn)排氣過程開展缸內(nèi)噴霧、燃燒和排放的數(shù)值模擬分析，探究不同噴嘴

2、直徑和EGR率對(duì)燃燒排放的影響，以尋求能同時(shí)降低NOx和碳煙Soot排放的最佳匹配策略。全文工作總結(jié)如下:
　　(1)分析了柴油機(jī)工作過程、霧化模型及排放控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀。
　　(2)論述了發(fā)動(dòng)機(jī)三維CFD計(jì)算模型的控制模型方程，包括氣相控制方程、液相控制方程、湍流模型、霧化模型、燃燒模型和排放模型。并重點(diǎn)分析了KH-ACT霧化模型。
　　(3)在高壓共軌試驗(yàn)臺(tái)上，基于高速攝影技術(shù)，對(duì)八孔噴嘴的噴霧宏觀特性進(jìn)行測(cè)試，

3、對(duì)噴孔進(jìn)行標(biāo)記后，得到了噴霧貫穿距曲線。針對(duì)試驗(yàn)所用八孔噴嘴采用同軸輻射X射線相襯成像技術(shù)測(cè)量得到了噴孔內(nèi)部詳實(shí)的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸。并基于該噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸開展噴嘴內(nèi)空穴湍流的數(shù)值模擬。將噴嘴出口表面上的湍動(dòng)能和湍流耗散率等參數(shù)作為邊界條件分別耦合到FIRE的噴霧模型和CONVERGE的噴霧模型中，開展噴霧數(shù)值模擬，結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了TAB、KH、WAVE耦合Blob及KH-ACT等不同的霧化模型，在噴霧模型中的可靠性和準(zhǔn)確性方面，得出KH-

4、ACT霧化模型模擬結(jié)果更為可靠的結(jié)論。
　　(4)以YN4100QBZL柴油機(jī)為原型，基于KH-ACT霧化模型首次耦合進(jìn)氣道建立了完整的缸內(nèi)噴霧、燃燒和排放計(jì)算模型，研究了不同EGR率和噴嘴孔徑對(duì)NOx和Soot排放的影響。研究得出，隨著EGR率的增大，缸內(nèi)NOx含量明顯降低。EGR率對(duì)Soot的影響較為復(fù)雜，當(dāng)EGR后缸內(nèi)平均溫度大于1500K，EGR率和Soot生成量成正比;當(dāng)EGR后缸內(nèi)平均溫度小于1500K，EGR率和So