对置活塞二冲程柴油机换气过程研究

《对置活塞二冲程柴油机换气过程研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、对置活塞二冲程柴油机换气过程研究吴丹2015年1月中图分类号：TK421UDC分类号：621对置活塞二冲程柴油机换气过程研究作者姓名吴丹学院名称机械与车辆学院指导教师赵振峰副教授答辩委员会主席马朝臣教授申请学位工学硕士学科专业动力工程及工程热物理学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月InvestigationontheGasExchangeProcessofanOpposed-pistonTwo-strokeDieselEngineCandidateName：DanWuSchoolorDepartment:SchoolofMechanicalEngineeri

2、ngFacultyMentor:AssociateProf.ZhenfengZhaoChair,ThesisCommittee：Prof.ChaochenMaDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：PowerEng.&Eng.ThermophysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015北京理工大学硕士学位论文摘要对置活塞二冲程柴油机以其高效、高功率密度、平衡性好等优势，引起国内外众多学者的广泛关注。本文以折叠曲柄式对置活塞二冲程发动机为研

3、究对象，以换气理论为指导，采用数值仿真与试验研究相结合的方法，开展了对置活塞二冲程柴油机换气过程的研究。本文根据发动机换气过程的结构特点及工作原理，进行了换气过程的特性分析，获得了该结构柴油机换气时间短、换气过程中新鲜充量与燃烧废气存在掺混等特点；分析了缸内气体流动形式并且提出了有效组织缸内气流的具体措施，主要包括采用不同扫气口倾角、仰角等结构参数的设计；建立了该结构柴油机的一维仿真模型和三维CFD缸内流场仿真模型。本文利用一维模拟计算的方法开展了气口高度、宽度比对换气品质的影响规律研究，结果表明：给气比、扫气效率随着扫气口高度、宽度比的增加而升高，捕获率随扫气口的高度、

4、宽度比的增大而降低；给气比随排气口的高度、宽度比的增加而升高，捕获率、扫气效率随排气口的高度、宽度比的增加而降低。利用三维CFD模拟计算的方法开展了扫气口倾角、仰角对换气品质及缸内气流运动的影响，结果表明：扫气口倾角可显著提高缸内涡流水平，但过大的扫气口倾角会造成扫气效率的损失，研究表明倾角大于10°后，换气过程末期气缸排气侧中心区域形成“已燃气体滞留区”，并且随着倾角的增大，“滞留区”的面积越来越大，不利于换气；扫气口仰角可显著提高缸内滚流水平，但过大的仰角会造成扫气效率的损失。因此，合理优化扫气口倾角、仰角结构可以有效地组织缸内的气体流动，有助于缸内混合与燃烧组织，会

5、一定程度上降低换气品质。本文针对对置活塞二冲程发动机换气特点和示踪气体法测试原理，提出了示踪气体法在对置活塞二冲程柴油机上的具体试验方案，利用该方法开展了发动机换气过程的试验研究，分析了运转工况对发动机换气品质的影响规律，研究结果表明：转速一定时，随着进排气压差的升高，给气比升高，捕获率降低，扫气效率升高；进排气压差一定时，随着转速的升高，给气比降低，捕获率升高，扫气效率降低。关键词：对置活塞；二冲程；直流扫气；换气过程；示踪气体法I北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththeadvantagessuchashighefficiency,highpowerden

6、sityandexcellentbalance,Opposed-pistontwo-strokeDieselEngine(OP2S)causedtheattentionsathomeandabroad.Basedonthescavengingtheory,thegasexchangeprocessofOP2Sfoldedcrank-trainenginewasinvestigatedwithamethodofnumericalsimulationandexperiments.Accordingtothestructuralcharacteristicsandworking

7、principleofthescavengingprocess,thefeatureswereobtained,suchastheshortageofthescavengingdurationandthemixtureoffreshgasandburnedgas.Thegasmotionwasanalyzedandthetangentialangleandelevationangleweredesignedforthegasorganization.The1DandCFDmodeloftheOP2Senginewereesta