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内燃机缸内流动及喷雾过程数值模拟

作　者: 邓杰
导　师: 李顶根
学　校: 华中科技大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 内燃机 GDI 湍流喷油雾化瞬态数值模拟
分类号: TK401
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 110次
引　用: 1次
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内容摘要

随着近年来计算机的快速发展,应用计算流体力学的数值模拟方法,可以在较短时间内获得整机的流场情况,并且可以针对实际需要调整内燃机参数,对发动机性能进行预测。本文针对实际应用中的某款直列四缸GDI(缸内直喷汽油机)发动机,利用数值模拟计算方法,运用流体动力学软件STAR-CD及动网格划分模块ES-ICE,建立了的三维实体动网格模型.在压缩过程(发动机为压缩过程喷雾)进行缸内湍流流动的瞬态数值模拟,曲轴转角范围为180°CA~360°CA。分析其压缩过程的初期、前期、中期,近上止点及上止点曲轴转角时刻的速度矢量场,并和通过同条件试验下通过PIV粒子成像测速仪获得的速度矢量场进行对比分析,仿真结果比较好地符合试验结果。在更大曲轴转角范围内,对缸内全工况湍流流动进行瞬态数值模拟,分析缸内湍流流动过程。并通过改变STAR-CD内部湍流模型及参数来分析模拟仿真结果的变化。结果显示任意的微小变化都会对流场带来很大影响。对缸内燃油喷射雾化过程进行三维瞬态数值模拟,获得了缸内液滴分布场、空燃比分布场、压力、温度等大量信息。通过对仿真结果进行分析得出良好的缸内结构是进行稀薄燃烧的的必要条件,同时说明喷雾过程中射流的剪切作用是影响缸内流动状态的一个主要因素。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 研究的背景和意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-11
  1.3 本文主要研究的内容  11-12
2 内燃机缸内湍流流动及喷油雾化的模拟计算方法  12-22
  2.1 内燃机缸内湍流流动模型  12-15
  2.2 燃油喷雾模型  15-18
  2.3 数值仿真工具STAR-CD 及ES-ICE 介绍  18-21
  2.4 小结  21-22
3 GDI 发动机计算网格(动网格)的建立  22-31
  3.1 几何模型  22
  3.2 实体模型  22-23
  3.3 动网格的生成  23-30
  3.4 小结  30-31
4 缸内气体流动三维瞬态仿真  31-43
  4.1 仿真过程概述  31
  4.2 参数设置  31-32
  4.3 结果分析  32-40
  4.4 其他参数对缸内湍动能(Turbulence Kinetic Energy)的影响  40-41
  4.5 小结  41-43
5 燃油喷雾仿真  43-53
  5.1 计算模型  43-45
  5.2 参数设置  45-46
  5.3 计算结果及分析  46-51
  5.4 小结  51-53
6 总结和展望  53-55
  6.1 全文总结  53-54
  6.2 工作展望  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
附录1  59

内燃机缸内流动及喷雾过程数值模拟

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