非道路用柴油机气流运动及喷雾数值模拟分析.pdf

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1、第40卷第4期2011年8月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．40No．4Aug．2011非道路用柴油机气流运动及喷雾数值模拟分析文醉罗马吉向梁山(武汉理工大学汽车工程学院湖北武汉430070)摘要：利用CFD软件STAR—CD及ES—ICE对柴油机压缩喷雾过程进行数值模拟分析。模拟计算从进气过程开始，充分考虑了进气过程给缸内流场带来的影响，分析了喷雾前缸内流场及喷雾过程。研究表明，哑铃型燃烧室明显增强了压缩末期缸内涡流强度，燃烧室偏心布置使得缸内气流运动不均

2、匀，燃烧室内的燃油分布也不均匀，各个喷孔方向上燃油喷射状况并不相同。关键词：非道路用柴油机哑铃型燃烧室喷雾过程中图分类号：TK421．3文献标识码：A文章编号：1671—0630(2011)04—0041—04NumericalSimulationAnalysisofAirflowandSprayingProcessinaNon-roadDieselEngineWenZui．LuoMaji，XiangLiangshanSchoolofAutomotiveEngineering，WuhanUniversityofTechnology(W

3、uhan，Hubei，430070，China)Abstract：TheCFDsoftwareSTAR—CDandES—ICEwagusedtosimulatethecompressandinjectionprocessofdieseleng；ine．Thesimulationstartedfromtheintakeprocess，SOtheeffectsofintakeprocesswerefullyconsid-ered，andanalysiswasfocusedonin·cylinderflowfieldbeforeandaft

4、erinjectionprocess．Researchshowsthatdumbbellcombustionchambercanobviouslyincreasetheintensityofswirlincylinder，andthecombustionchamberlocatedeccentricallycanmakein-cylinderflowasymmetry，80Wn-qthedistributionofgasmixture，andtheappearanceofeverysprayholeWasdifferent．Keywo

5、rds：Non-roaddieselensine，Dumbbellcombustionchamber，Sprayprocess引言喷油特性、进气涡流强度及燃烧室的匹配直接影响柴油机的性能及排放。为了降低非道路用柴油机的排放，以满足日益严格的排放标准，组织更为有效的进气涡流以及燃烧室内的气流运动，促进燃油雾化及与空气的混合显得尤为重要【I-21。在压缩过程末期，缸内气流运动受到燃烧室形状极为强烈的影响。哑铃型燃烧室中央的凸台比∞形燃烧室要大得多．底部的凸台有助于形成挤流及周向涡流。使燃烧室形状与油柬相配合，将空气集中在油束附近，以便更好

6、地利用燃烧室中的空气，使得燃烧充分，燃烧质量高。本文研究的某款非道路用柴油机采用了哑铃型燃烧室。利用CFD软件STAR—CD对柴油机缸内气流运动及燃油喷射过程进行计算分析，可以为进一步优化燃烧室形状以及寻求更好的油气室的匹配关系提供依据。1数学模型1．1缸内气流运动柴油机缸内气流运动具有高的瞬变性和高的湍流强度。气体的流动要受到物理守恒定律的影响，即质量守恒定律、动量守恒定律及能量守恒定律；涉及油气的混合或者相互的作用还要遵循组分守恒定律；由于具有强烈的湍流运动，还必须遵守附加的湍流输运方程。文中采用了高雷诺数湍流模型(HighRey

7、noldsK作者简介：文醉(1985一)．男．硕士．主要研究方向为内燃机工作过程数值模拟。42小型内燃机与摩托车第40卷一Epsilonmodel)，其基本输运方程如下【3】：湍动能方程为：詈(础)+毒【p啪一(肛+箦)差】=地(P+P。)一舻一号(u。箬+pk)箬机P肌湍流耗散率方程为：砉(舻)+毒【p驴一(肛+尝)毒】=e-詈P-号卜。箬+础)詈】C．3争；匕一c印譬+c俨豢+et寺凡式中p为密度，K为湍动能，占为耗散率，胁为湍流粘度，P+匕为湍流动能项，盯。为湍流普朗特数；C。，C正，C矗，C一为常数。1．2喷雾相关模型喷雾过程

8、涉及到液滴雾化、破碎、液滴与燃烧室壁面碰撞的过程。因此，还需要求解计算两相流的数学模型。本文采用拉格朗日多相流模型，应用拉格朗日运动坐标系研究喷雾液滴的特性。雾化模型采用Huh模型，它假设喷嘴内部产生的湍流在喷射表面产生