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基于大涡模拟方法的二冲程发动机循环变动特性研究
| 论文题名： | 基于大涡模拟方法的二冲程发动机循环变动特性研究 |
| 关键词： | 大涡模拟;循环变动;发动机;流场速度 |
| 摘要： | 循环变动是发动机工作燃烧的重要特征之一，对发动机的动力性、经济性和排放性有极为不利的影响，因此理解并控制循环变动是提高发动机整体效率的必经之路。大涡模拟方法由于其本身的特性显示了其在发动机多循环模拟方面的优势，为循环变动研究提供了新的途径。 本文基于大涡模拟的方法，在STAR-CD软件中对英国Leeds大学的一台二冲程发动机的实际工作循环进行了三维数值模拟。三维模拟的缸内最高爆发压力与实验吻合，其对应的曲轴转角略早于实验结果，点火时刻火花塞间隙处截面的流场信息与实验PIV测量结果相差不大，且小涡团能量占比低于10％，从而验证了三维模型的准确性，为循环变动研究奠定了基础。 发动机缸内的流场速度、压力、温度、火焰面位置等均出现了较明显的循环变动。进排气道完全关闭后缸内流场速度的循环变动强度要明显低于进排气道完全关闭之前，且随着活塞上行，缸内流场的总体循环变动强度减弱。同一时刻，横向截面的速度循环变动强度在气缸顶部达到最大，其循环变动系数随截面到气缸顶部的轴向距离逐渐减小，而纵向截面的速度循环变动强度随活塞上行不断减小。 缸内横向截面的涡流尺度随随截面到气缸顶部的轴向距离先减小后增大，且在气缸中部左右的位置达到最小值。火花塞间隙横向截面的涡流尺度在进排气道完全关闭之后到40℃A BTDC的时间段里基本维持不变，而在此之后逐渐减小。纵向截面的滚流尺度均随活塞上行而逐渐减小。 早期火焰核心对中前期对的燃烧反应有更为直接的影响，而与中后期的燃烧反应关系不大，点火时刻火花塞间隙处的燃料质量分数、温度及压力不是影响早期火核的主要因素，而高的流场湍动能有利于早期火焰核心的形成。 |
| 作者： | 朱宏 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 肖进 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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