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柴油机气缸扫气过程气体流动及影响因素数值研究
| 论文题名： | 柴油机气缸扫气过程气体流动及影响因素数值研究 |
| 关键词： | 船用中速柴油机;气缸扫气;气体流动;数值分析 |
| 摘要： | 随着石油资源的短缺和环境问题的日益严重，人们对柴油机的性能要求越来越高，柴油机扫气过程对柴油机性能有重要影响。本文以6L21/31船用中速柴油机为对象，运用数值计算的方法对其扫气过程进行了三维瞬态研究，研究了该柴油机扫气过程缸内流场随曲轴转角的变化，并在此基础上对扫气过程缸内流场的影响因素进行了研究，为优化该机缸内气体流动，提高该机经济性、动力性和可靠性提供借鉴和指导。具体工作如下： （1）运用AMESim软件建立6L21/31船用中速柴油机的整机模型，对其缸内工作过程进行了一维数值计算，为缸内气体三维流动计算提供初始条件和边界条件。 （2）运用PRO/E软件建立6L21/31柴油机进气道、气门、气缸、排气道三维模型，对其分块划分网格。运用FLUENT软件，对柴油机扫气过程进行了瞬态三维数值计算，得到了柴油机扫气过程缸内流场随曲轴转角的变化。 （3）通过改变不同气门重叠角，不同转速，不同活塞顶形状，对柴油机扫气过程缸内气体流动的不同影响因素进行了研究。得到了它们对柴油机扫气过程缸内流场影响变化的规律。 计算得到：6L21/31柴油机扫气过程进气门打开和排气门关闭时刻均未发生气体倒流现象；气缸内靠近排气门一侧上壁面附近气体冷却不充分，温度可以进一步降低；扫气过程中，排气道内出现了旋流运动，不利于气体的排出，可以通过加大排气道曲径来改善这一问题。扫气结束时缸内气体平均压力随气门重叠角增大先减小后增大，平均温度先减小后不变，缸内气流速度随气门重叠角增大而增大；转速越高，缸内气体平均流动速度越大，缸内湍动能最大值也越大，达到湍动能最大值的曲轴转角也越大。扫气过程中活塞顶碗形凹坑气缸中气体流动比ω型凹坑流动顺畅，缸内最高湍动能也较大，ω型凹坑易形成更多的涡流。研究得到：该机气门重叠角增加5°CA，有利于气缸扫气，有利于提高进气效率，对提高该机燃油经济性和动力性有利。对不同转速下配气参数进行优化，可提高该柴油机的性能。活塞顶形状在扫气过程上止点附近对缸内气体流动影响较强，随着气缸容积的增大，这一影响逐渐减小。 |
| 作者： | 冯加伟 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 肖民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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