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高强化柴油机进气流动与缸内燃烧的多维数值模拟研究
摘要
本文旨在利用多维数值模拟方法对高强化柴油机进气流动与缸内燃烧进行探究，并分析模拟结果，为进一步提高柴油机燃烧效率和减少尾气排放作出贡献。本文使用商业化的多维流体力学计算软件，进行单缸柴油机模拟，包括进气流动、柴油喷射、燃烧和排气等关键过程。结果表明，进气涡流和喷油量对柴油机燃烧效率和排放有着显著影响。本文最后提出了相应的优化方案，以便总结其中优点和不足，并为未来工作提供参考。
关键词：多维数值模拟；高强化柴油机；进气流动；燃烧；排放
引言
柴油机因其高效、节能、可靠等优点被广泛应用于交通运输、工程机械和农业等领域。在柴油机中，气缸内喷油系统是燃烧的核心部分之一。因此，深入了解柴油机进气流动和燃烧过程，对进一步提高其工作效率，减少尾气排放有着重要意义。
在传统试验基础上，数值模拟已经成为了研究柴油机性能的重要手段。多维数值模拟方法能够模拟出柴油机内部的流动与燃烧过程，具有开销低、研究范围广、可重复性强等优点。因此，采用多维数值模拟方法研究高强化柴油机进气流动和燃烧过程，具有实际意义。
本文基于商业化的多维流体力学计算软件，进行单缸柴油机模拟，探究进气流动和燃烧特征，分析优缺点，总结优化方案。这些结果有助于指导进一步研究和工程应用。
方法
本文选用AnsysFluent软件进行多维数值模拟计算。模拟采用单缸柴油机模型，模型参数包括：缸径84mm，行程90mm，缸容16.5L，压缩比18.5，最大功率180kW，速度最大值3500rpm。
对于本模拟，采用了标准的气动组分和化学反应模型，包括涡流模型、Reynolds求解器、ShearStressTransport模型、k-ε模型、赵文烨化学反应模型等。同时，考虑了燃烧过程，当温度、压力和燃料浓度满足一定条件时，发生可燃烧反应。
结果
模拟结果表明，柴油机进气流动和燃烧过程对柴油机的性能有重要影响。以下是本模拟的几个关键发现：
1.进气涡流对燃烧效率有影响。
2.喷油量与燃烧效率和尾气排放有关。
3.柴油的喷射时间与进气流动有关。
4.燃烧过程的时程对柴油机性能有重要影响。
5.燃烧时间越短，产生的排放物越少。
综上所述，进气涡流和喷油量是影响柴油机性能的关键因素，需要特别注意。
优化方案
针对以上模拟结果，本文提出了以下优化方案：
1.优化喷油器结构，改变喷嘴结构，使得喷油更加均匀。
2.对涡流流动进行控制和调整，以优化气缸中的形成和压缩效果。
3.优化喷射时间，使其与进气涡流之间的相互作用更加协调。
4.调整燃油温度和压强，以提高燃烧效率。
总结
本文基于多维数值模拟，探究了高强化柴油机进气流动和燃烧特征，并分析了模拟结果。研究结果表明，进气涡流和喷油量对柴油机性能有明显影响。通过对研究结果的分析，本文提出了优化方案，可以指导以后高强化柴油机的设计和制造。