基于简化机理的柴油低温燃烧及冷热焰转换过程研究
柴油机因其扭矩大等特点被广泛运用在工程和特殊车辆中，在极寒条件下，柴油机会出现着火困难、缸内燃烧过程劣化，热效率降低等现象，不利于柴油机的正常工作。研究柴油的低温燃烧过程、揭示冷热焰转换的过程和微观机理，对于优化柴油机的低温燃烧过程，改善其低温下的工作特性，实现柴油机低温燃烧控制具有重要意义。 本文采用三维计算网格耦合简化化学反应机理的CFD仿真方法研究柴油低温燃烧过程和冷热焰转化规律。以一款用于基础研究的低温定容燃烧系统为基础，建立定容弹实体模型，在CONVERGE软件平台中设置边界、初始条件和网格生成策略，得到三维计算网格，选取正庚烷作为标志燃料，采用被广泛应用和验证的包含64个基元和301步基元反应的SanDiego正庚烷简化机理，得到CFD仿真模型，并基于实验数据对其进行了验证和标定，作为后续研究的基础。 基于验证后的CFD模型，研究了不同初始温度、初始压力和喷油温度下柴油低温燃烧过程以及冷热焰转换规律。结果表明：初始温度较低时，柴油燃烧过程仅生成冷焰，当初始温度较高(>753K)时，在冷焰生成后又出现了明显的温度压力跃升，冷焰转化为热焰，随着初始温度升高，冷焰和热焰生成的时刻逐渐提前，研究表明仿真温度、压力条件下可使冷焰转化为热焰的最低临界初始温度为753K；初始压力对柴油燃烧过程中冷焰转化成热焰有所影响，随着初始压力升高，冷焰更易转化成热焰，研究表明仿真温度、压力条件下可使冷焰转化为热焰的最低临界初始压力为1MPa；喷油温度较低也对冷焰转化为热焰起到一定的抑制作用，随着喷油温度升高，冷焰更易转化成热焰，研究表明仿真温度、压力条件下可使冷焰转化为热焰的最低临界喷油温度为273K；另外相较于喷油温度，初始温度对柴油燃烧的影响更为明显，冷焰更易转化成热焰。
柴油机;低温燃烧;简化机理;冷热焰转换过程
华北水利水电大学
硕士
机械工程
段俊法
2020
中文
TK421.2
2020-12-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）