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直喷发动机喷雾标定过程优化研究
| 论文题名： | 直喷发动机喷雾标定过程优化研究 |
| 关键词： | 直喷发动机;喷雾标定;过程优化;参数调整;CFD模拟 |
| 摘要： | 本文围绕直喷发动机喷雾标定过程优化研究的主题。针对喷雾实验数据，在数值模拟标定过程中的参数调整校核将耗时巨大。故提出利用优化平台进行喷雾自动标定。 本文首先搭建了定容燃烧弹实验平台，分别进行了四个工况下的喷雾实验，获得了喷雾图像随时间的变化数据。随后使用Matlab图像分析软件进行数据处理，获得贯穿距与喷雾锥角信息。此外，本文还利用经验公式获取了喷嘴下方40mm处的SMD信息。随后探讨了实验中喷射压力和背压对贯穿距，喷雾锥角以及SMD的影响规律。 使用STARCD搭建了三维CFD定容弹模型，使用标准的Rosin-Rammler函数模拟喷嘴处粒径分布，同时使用了KHRT破碎模型模拟液滴的二次破碎。分别编写了液体物性子程序dropro.f，后处理子程序posdat.f辅助计算和后处理。通过计算得到了与实验数据相对应的贯穿距，以及喷嘴下方40mm处的SMD数据。 使用HEEDS搭建了优化平台，设定Rosin-Rammler函数中的X和Q，KHRT破碎模型中的khb0,khb1,rtc3和rtct变量，喷雾的parcel数以及孔径等八个参数作为变化参数。通过CFD计算得到的SMD数据与实验所得SMD差值作为第一个目标函数，将CFD计算所得到的贯穿距随着时间变化的曲线与实验曲线吻合度作为第二个目标函数。在优化平台中，使用Python语言编写了后处理程序以辅助判断。利用HEEDS中的2 level full factorial DOE方法，连续进行了256次计算，得到了参数对于结果的敏感性分析；再利用HEEDS中的SHERPA优化算法，连续进行了250次计算得到最优解。 本文同时进行了喷雾定容燃烧弹的实验与CFD模拟，物理模型参数的优化。阐明喷雾标定的完整流程，同时论述了各物型参数对喷雾计算结果的影响，可用于指导工程实践。 |
| 作者： | 刘向东 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 许敏;陈川 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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