六缸柴油机性能模拟研究.pdf

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1、潘翠丽苏铁熊刘波：六缸柴油机性能模拟研究4l六缸柴油机性能模拟研究ResearchonMathematicalSimulationofthePerformanceoftheSix——cylinderDieselEngine潘翠丽苏铁熊刘波(中北大学)[摘要]本研究利用AVLBOOST建立了某六缸柴油机相应的计算模型。计算结果表明，模型可以适用于该发动机的性能模拟计算。利用该模型对其压缩比进行优化，最后获得合适的压缩比，为发动机的设计提供了理论依据。【关键词]柴油机性能模拟压缩比Abstract：TheperformanceoftheSix——cy

2、linderDieselEngineiscalculatedbyAVLBOOSTsoft··ware．Auniquemathematicalmodelisestablishedforit．TheresultsindicatethatthemodelispropertoMathematicalSimulationoftheengine．Thenthepaperstudiestheinfluenceofcompressionratioonen-gineperformanceandgetthesuitablevalue．Itprovidesatheor

3、eticalbasisforthedesignoftheengine．Keywords：DieselEnginePerformanceSimulationCompressionratio1引言AVLBOOST软件是对内燃机热力循环过程进行模拟计算的专业软件，它通过建立整台发动机模型可以模拟包括燃烧在内的发动机所有循环和进排气系统的特性。本文利用该软件对某六缸柴油机的工作过程进行模拟计算，并以实验数据为依据验证所建模型的正确性，然后分析压缩比对其性能的影响。2柴油机工作过程的数学模型2．1基本假设发动机气缸内的工作过程是包含物理、化学、流动、传热、

4、传质等的综合过程。为了描述气缸内工质的状态变化，可将气缸作为一个热力系统，系统边界由活塞顶、气缸盖及气缸套组成。为了使计算简化，作如下基本假设¨]：a、气缸内工质的状态均匀，即同一瞬时，气缸内各点的温度、压力和浓度处处相等，并假定在进气期间，通过系统边界进入气缸内的空气与气缸内的残余废气瞬间实现完全混合；b、工质为理想气体，其比热、内能仅与气体温度和气体成分有关；C、气体流入或流出气缸的过程视为准稳定流动过程，并忽略流人流出时的动能；d、忽略进气系统内压力和温度波动的影响；e、缸内工质在工作过程中无泄漏。由上述假设，可以用三个基本参数(P、T及m

5、)表示缸内工质的状态，并用能量守恒方程、质量守恒方程以及状态方程把整个工作过程联系起来。2．2燃烧模型AVLBOOST提供了多种燃烧模型，如Vibe，DoubleVibe等。实践证明利用Vibe公式建立柴油机的量化燃烧模型是可行的旧J，因此本文采用Vibe函数模拟燃烧放热率。柴油机的Vibe燃烧放热规律为：矿dx·灿巧m+1．e-㈣8(警川如：dQQ(1)z=1一e一6．098(百4'-4'B)⋯(1)式中：m为燃料品质指数；击为曲轴瞬时转角；咖。为燃烧起始角；咖。为燃烧持续角；咖为燃料燃烧时放出的总热量；x是燃料燃烧百分数。42内燃机与配件20

6、14年第6期2．3传热模型气缸周壁由气缸盖燃烧室表面、活塞顶面和气缸套湿周表面所组成。气缸内的炽热气体通过气缸周壁向冷却液传热。根据工质对气缸周壁面的瞬时平均换热系数d。和壁面的平均温度丁彤，可以计算出缸内工质对气缸周壁的散热率：等：主案：∑3a。．Ai(丁一I)(2)d西鲁d西刍“s、‘17、一7(2)式中：a。为瞬时平均换热系数；A为换热面积；T为气缸内瞬时温度；TⅣ为壁面的平均温度；i=1、2、3，分别表示气缸盖、活塞和气缸套。(2)式除了合理选择rⅣ。、r耽、r盯外，关键是瞬时平均换热系数Q。，影响因素很多，计算公式也很多，其中Wosch

7、ni公式中传热主要是对流传热，并将辐射传热和燃烧对传热的加强作用合成一项，而且目前它已为许多人接受并为一系列算例所证实⋯，在内燃机工作过程模拟中，目前国内外多用Woschni公式，因此本研究采用适用范围较广泛的Woschni(1970年)公式，其形式为：a。=2．06×107Po8．丁一o53．D—o2×r个．1，108lc．-c。+c：吾产(P—P。)ll(3)(3)式中：P为气缸内工质压力；T为气缸内工质温度；D为气缸直径；C。为活塞平均速度；尸。、L、V。为压缩始点时气缸内工质压力温度气缸容积；F为气缸工作容积；P，，为发动机倒拖时的气缸压

8、力；c．为气流速度系数；C：为燃烧室形状系数。3柴油机工作过程仿真模型3．1仿真模型的建立通过对所研究柴油机进行观察和测量，收集数据和资