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液态LPG缸内直接喷射发动机混合气形成过程的数值模拟
| 论文题名： | 液态LPG缸内直接喷射发动机混合气形成过程的数值模拟 |
| 关键词： | 液化石油气;液态喷射发动机;稀薄燃烧技术;数值模拟 |
| 摘要： | 液化石油气(LPG)因其良好的经济性和低污染排放已成为优良的汽车代用燃料之一。目前LPG液态喷射发动机几乎都采用预混合均质燃烧方式，造成发动机在部分负荷工况下燃料经济性较差。采用稀薄燃烧方式可显著提高部分负荷经济性，但LPG与汽油燃料的物理化学性质有很大的不同，这就决定了在LPG发动机上应用稀薄燃烧技术时，其与普通汽油发动机具有不同的混合气形成过程。而混合气形成过程对于发动机的动力性以及排放特性等性能有着重要的影响，特别是对于组织燃烧过程有决定性影响。因此，研究掌握混合气的形成特性对优化燃烧和排放性能具有重要的意义。为此本文采用数值解析的方法考察了分层稀薄燃烧液态LPG喷射发动机的燃料喷射、喷雾的壁面反射以及气缸内燃料-空气混合等一系列过程。 液态LPG的物化性质决定了喷射时将产生闪急沸腾现象，闪急沸腾发生时，在液体内部生成的大量气泡对燃料的雾化、蒸发具有非常重要的影响。现有的通用CFD软件FIRE内不具备描述复杂气泡生成现象的数学模型，因此本文对使用的FIRE软件的喷雾模型中的蒸发方程、碰壁方程等进行了修正后，由User Function(用户自定义函数)添加到FIRE软件中，数值解析了液态LPG的喷雾发展过程，并且与实验结果比较，验证了计算方法的可行性。 在上文的基础上，分别详细考察了屋脊型活塞顶燃烧室和凹坑型活塞顶燃烧室在部分负荷工况下采用压缩过程中后期喷射措施时的混合气形成过程。对于屋脊型活塞顶燃烧室，采用了壁面引导。这种引导方式的火花塞布置在气缸中心，喷油器与火花塞相距较远，并利用特殊的活塞屋脊形状配合气体滚流运动，将燃油喷雾导向火花塞并在火花塞周围形成合适浓度的混合气。对于凹坑型活塞顶式燃烧室，采用了喷雾引导。这种引导方式一般将喷油器布置于气缸中心，而火花塞位于燃油喷束的边缘。喷雾引导的特点是火花塞周围容易形成较浓的混合气，同时采用强的涡流和滚流作用来保持分层混合气的稳定性。结果表明，在部分负荷时，由于进气滚流的作用，具有两种不同形状活塞顶的燃烧室在接近压缩终了时，缸内混合气都能呈明显分层构造。在火花塞附近聚集了较浓的可燃混合气，而离火花塞较远处则是较稀的混合气，浓稀区域之间混合气自然分层。由此表明在部分负荷工况下LPG发动机的分层稀薄燃烧是可实现的。 |
| 作者： | 贾咸昆 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 许伯彦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东建筑大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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