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1、田永維龍峻魯保衛(wèi)楊傳雷楊傳雷:某型相繼增壓柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒數(shù)值模擬研究41某型相繼增壓柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒數(shù)值模擬研究NumericalStudyForCombustionProcessofanSTCDieselEngine田永維龍峻魯保衛(wèi)楊傳雷楊傳雷(海軍駐興平地區(qū)軍事代表室)(中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心)(陜西柴油機(jī)重工有F艮-&z3)(哈爾濱工程大學(xué)動(dòng)力與能源工程學(xué)院)[摘要]利用FIRE軟件建立了某型相繼增壓柴油機(jī)燃燒及排放仿真計(jì)算模型,研究了不同負(fù)荷對(duì)燃燒排放的影響以及相繼增壓切換點(diǎn)的燃燒與排放性能,分析了缸內(nèi)壓力、溫度等參數(shù)隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化以及SOOT、NO等的
2、分布情況。結(jié)果表明:隨著負(fù)荷的增加,燃燒滯燃期縮短,缸內(nèi)溫度、壓力、放熱率、SOOT以及NO排放均增加;相繼增壓柴油機(jī)在1TC3--況時(shí),混合氣更加均勻,燃燒更加完全,因此做功能力高于2TC,燃燒溫度和放熱率均低于2TC,NO及SOOT排放性能均優(yōu)于2TC工況。[關(guān)鍵詞]柴油機(jī)切換點(diǎn)燃燒排放數(shù)值模擬Abstract:Inthispaper,acombustionandemissionsimulationmodelforsequentialturbocharging(STC)dieselenginewasestablishedbyFIREsoftware.Com
3、bustionemissionsofdieselunderdifferentloadandthecombustionandemissionsperformanceofswitchingpointwerestudied,thenthedieselen-ginecylinderpressure,temperaturechangingwiththecrankandthedistributionofSOOTandNOwereanalyzed.Theresultshowthatastheloadincreased,thecombustionignitiondelaywa
4、sdecreasedandcylindertemperature,pressure,heatreleaserate,SOOTandNOemissionsareincreased;themixtureformationwasmorehomogeneousandcombustionwasmorecompletein1TC,SOthe1TCconditionispowerfulthanthe2TCconditions.1TCconditionsoftemperatureandheatreleaserateislessthan2TCconditions.TheNOan
5、dSOOTemissionsperformanceofthe1TCconditionarebetterthanthe2TCcondi-tions.Keywords:STCdieselSwitchingconditionCombustionemissionsNumericalsimulation0緒論隨著船舶排放法規(guī)的日益嚴(yán)格,降低船用柴油機(jī)的排放,提高柴油機(jī)的性能已經(jīng)成為當(dāng)前船舶行業(yè)所面臨的嚴(yán)峻研究難題。在眾多的排放控制方法中,對(duì)柴油機(jī)燃燒過程的優(yōu)化是控制排放最根本的手段【1。2。。同時(shí)伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,仿真技術(shù)在柴油機(jī)的開發(fā)與性能預(yù)測(cè)方面應(yīng)用越來越
6、廣泛,采用數(shù)值模擬技術(shù)已經(jīng)成為研究改善柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒及污染物排放的主要方法∞1。本文利用AVLFIRE軟件建立了某型相繼增壓柴油機(jī)燃燒與排放仿真模型,分析了該型柴油機(jī)不同負(fù)荷變化對(duì)燃燒與排放的影響以及相繼增壓切換點(diǎn)的燃燒排放性能,對(duì)柴油機(jī)燃燒與排放性能的提高具有指導(dǎo)意義。1仿真模型的建立1.1數(shù)學(xué)模型內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)燃燒過程包含化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜流動(dòng)過程,其遵循著化學(xué)反應(yīng)流體力學(xué)的基本控制方程,即質(zhì)量、組分、動(dòng)量和能量守恒方程,在直角坐標(biāo)系中表示為:42內(nèi)燃機(jī)與配件2015年第7期等+旦O(∥,)=oxai??塑Ot墮+未(肛珊)=一塞+a覦t__2+零一歹下a(,oh
7、o)+未(腳。)=知珊)+南(五筆)+卯+擊[軍(r,一n)籌]妄(胛)+毒(酬=亳(rf籌卜適中:p為流體混合物密度;p為壓力;ui為i方向速度;g:為重力莎為其他阻力;丁驢為黏性應(yīng)力張量;hO為總焓;mi組分m在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù);Fi組分L的輸運(yùn)系數(shù);廠危組分h的輸運(yùn)系數(shù);q。輻射熱;Ri是由于化學(xué)反應(yīng)引起的組分L的產(chǎn)生率。湍流模型選用忌一f一廠模型H3,噴霧破碎模型選用WAVE模型,蒸發(fā)模型選用Dukcowicz模型,撞壁模型選用Walljetl模型,燃燒模型選取ECFM3Z模型,著火模型選取ECFM3Z自帶的點(diǎn)火模型。1.2幾何模型建立及網(wǎng)格劃分本文
8、研究對(duì)象是TBD234V12型增壓、中