基于Matlab的微型发动机燃烧过程仿真建模.pdf

do:i10.3969/.jissn.1671-7775.2010.02.012

基于Matlab的微型发动机燃烧过程仿真建模

王谦,陈博,陈泽
(江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013)

摘要:为研究微型HCCI自由活塞发动机的工作性能,应用Matlab软件对其单次冲击的燃烧过程
进行仿真建模,分别建立考虑传热、漏气的零维总包化学动力学模型和理想气体模型,并将仿真计
算结果与试验结果进行比较.运用传热漏气模型对微型HCCI自由活塞发动机不同初始速度下的
燃烧特性进行模拟,得到自由活塞初始速度对工作压力、温度、活塞运行位置的变化规律的影响以
及不同初始速度下自由活塞的运动特性.结果表明气体泄漏和传热对燃烧过程影响较大,考虑传热
漏气模型的微燃烧模拟结果与试验数据吻合较好,为微动力装置的性能评价和设计提供理论依据.
关键词:微型发动机;均质充量压燃;自由活塞;漏气;初始速度
中图分类号:TK441文献标志码:A文章编号:1671-7775(2010)02-0179-05

SimulationmodelofcombustionprocessofmicroHCCIfree
pistonenginebasedonMatlab

WangQian,ChenBo,ChenZe
(SchoolofEnergyandPowerEngineering,JiangsuUniversity,Zhenjiang,Jiangsu212013,China)

Abstract:InordertoinvestigateworkperformanceofamicroHCCIfreepistonengine,Matlabwasap
pliedtosimulateitssingleimpactcombustionprocess.Azerodimensionalnumericalmodelincorporating
globalchemicalkinetics,heattransfer,blowbyandaperfectgasmodelweredeveloped.Thesimulation
resultswerecomparedwithexperimentalresultsfromareference.Thecombustionprocessesinthemicro
HCCIfreepistonenginewithdifferentinitialfreepistonvelocitiesweresimulatedbyusingthekinetics
leakagemodelandsomeconclusionswereobtained.Theresultsshowthatthekineticsleakagemodel
matchesthepracticalresultwellandtheinitialfreepistonvelocityhasanimportantinfluenceonthecom
bustionprocess.Thecomputationalresultsprovideadesignbasisformicrofreepistonengine.
Keywords:microengine;homogeneouschargecompressignition;freepiston;leakage;initialvelocity

自由活塞发动机具有结构简单、能量转换效率和能量转换效率非常关键.文献[4]虽然对不同的
高的特点,更适合向微型化发展,将均质充量压燃活塞初始速度对微发动机燃烧特性的影响进行了分
(homogeneouschargecompressignition,简称HCCI)析,但只是以修正后的定容模型为基础,这与实际微
新型燃烧方式与微型自由活塞式发动机相结合,可发动机燃烧过程有一定差异.20世纪60年代以来,
以解决微燃烧室壁面的火焰淬熄[1-2]和HCCI所面随着内燃机数值模拟技术和计算机技术的不断完善
临的点火控制困难的问题[3].对于微型HCCI自由进步,用于内燃机的商业化软件陆续推出,但是这些
活塞发动机,自由活塞的运动特性对燃烧的稳定性软件昂贵,通用性差,给微发动机燃烧过程的建模研

收稿日期:2009-02-10
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50576032)
作者简介:王谦(1968),男,江苏镇江人,教授,博士生导师([e-mail]),主要从事燃烧理论与排放控制研究.
陈博(1982),女,河南平顶山人,硕士研究生([e-mail]),主要从事内燃机工作过程研究.
180江苏大学学报(自然科学版)第31卷

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