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发动机缸内预混湍流数值模拟及可视化研究
| 论文题名： | 发动机缸内预混湍流数值模拟及可视化研究 |
| 关键词： | 数值模拟;缸内流场;纹影法;光学发动机;废气排放 |
| 摘要： | 随着环境问题的日益严重，人们环保意识的不断加强，国家已对汽车行业实施越来越严的排放和油耗法规。内燃机缸内气体运动对燃油混合气的形成和发展、火焰燃烧和传播等过程有着重要影响，进而深刻地影响着内燃机的经济性、动力性、运转性和废气排放等。因此，合理地组织发动机缸内气体运动对提高燃烧火焰传播速度、减少循环波动和降低有害物质生成等起着重要作用。本文以1E65FM发动机为研究原型，利用CFD软件对缸内气体运动进行了数值仿真计算，并且进行了相关试验研究。 本文使用ANSYS ICEM CFD对1E65FM发动机的几何模型进行了网格划分，通过对比分析后采用混合网格方式，既简化了局部网格，同时保证了主体网格质量。用Fluent软件加载该网格进行相关参数设置后开始数值模拟，对流场中的速度矢量和流线图进行分析后，发现缸内流场在有倾斜角扫气口作用下会形成回流，排气口关闭时在气缸中发展成一个大尺度逆时针旋涡，并一直保持到压缩上止点。在无火花塞情况下，该旋涡尺度将更大。缸内气体速度和湍流动能的发展趋势相似，在扫气口或排气口有开度时均保持较大值，其中湍流动能波动较速度波动更加剧烈和复杂。当扫气口和排气口都关闭后，缸内气体速度和湍流动能都大幅度减小，并且变化趋势较为缓和。 本文在1E65FM发动机的基础上，对其进行了可视化改造，设计并成功搭建了一套完整的光学发动机实验平台，主要包括高速摄影系统、光学发动机和纹影仪装置。通过该实验平台，成功地拍摄到缸内火花塞跳火、缸内流场和火焰燃烧图片，同时采集到了与摄影图像同步的转速信号和压力信号，证明了光学发动机实验平台的可行性、可靠性和有效性，且测试结果与模拟结果相吻合。 |
| 作者： | 谈海涛 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 左承基 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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