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车辆燃油蒸发控制技术及炭罐内流场数值模拟研究
| 论文题名： | 车辆燃油蒸发控制技术及炭罐内流场数值模拟研究 |
| 关键词： | 车辆燃油蒸发;控制技术;活性炭罐;计算流体力学;数值模拟 |
| 摘要： | 随着汽车工业的飞速发展以及人民生活水平的日益提高，城市汽车的保有量正在快速增长，由此而引发的空气污染、能源紧缺等问题也越来越引起人们的重视。近年来，随着排放法规的日益健全与严格，车辆燃油蒸发控制已经成为车辆排放控制的重要组成部分。炭罐作为车辆燃油蒸发控制系统中的核心部件，其性能对整个系统的性能起绝对作用，炭罐设计和研究中应当考虑其内部流场的性能，特别是炭罐吸脱附过程的压降对炭罐的性能影响最大。传统的实验方法即费时又费力，而借助电子计算机进行数值模拟的方法，得到炭罐内流场的压力、速度和流线分布情况，分析其内流场的性能，为炭罐的性能分析和改型设计提供依据，从而大大缩短开发周期，提高开发效率，降低实验成本。 本文在结合实际项目的基础上，通过对车用活性炭罐进行建模、计算，分析其内流场分布规律，并与试验结果进行对比，分析炭罐内流场的性能，分析验证所模拟的炭罐是否满足技术条件的压降要求。 本文首先介绍了数值模拟技术发展现状、车辆燃油蒸发污染物产生的机理、控制车辆蒸发排放的方法、车辆燃油蒸发控制系统的原理，简述了计算流体力学(CFD)的基本理论。着重介绍了多孔介质模型的基本理论，以达西定律和尔格方程为基础，利用水力半径模型，并结合流体力学的基本方程，推导出了Fluent软件中多孔介质阻力系数的计算公式。 应用Fluent计算流体力学软件，结合多孔介质模型，模拟了某汽车炭罐内部流场，获得其压力场、速度场、流线的分布情况，分析了车辆活性炭罐内部流场的流动特性，并通过与试验结果的对比，验证Fluent软件和多孔介质模型模拟炭粉内部流场的准确性。仿真结果和试验结果表明该汽车炭罐在两个吸附工况下，均满足技术条件的压降要求，使炭罐在吸附和脱附两个方面性能均满足开发设计的要求。 在验证了Fluent软件和多孔介质模型可以准确模拟炭粉内部流场后，应用Fluent计算流体力学软件模拟某摩托车用炭罐的内部流场，得到其内部的压力、速度和流线分布，分析其内流场的性能。仿真结果表明该摩托车用炭罐在两个吸附工况和两个脱附工况下，炭罐内流场的压降，均满足技术条件的压降要求。 |
| 作者： | 刘鑫 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 侯献军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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