【摘 要】
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当前对于内燃机的研究相比于传统试验,数值模拟方法优势明显,不仅在试验设备、地域、人工方面节约大量成本,而且省时高效,可以通过参数化管理实现试验条件的变换。为研究某柴油机在燃烧性能良好的条件下,配气过程与进气过程贮存气量和排气过程功损失的关系,得到最优配气相位,本文利用计算流体力学的方法展开了对该柴油机工作过程的模拟和正时匹配的研究。对柴油机工作过程的研究,在三种不同转速（1500r/min、200
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当前对于内燃机的研究相比于传统试验,数值模拟方法优势明显,不仅在试验设备、地域、人工方面节约大量成本,而且省时高效,可以通过参数化管理实现试验条件的变换。为研究某柴油机在燃烧性能良好的条件下,配气过程与进气过程贮存气量和排气过程功损失的关系,得到最优配气相位,本文利用计算流体力学的方法展开了对该柴油机工作过程的模拟和正时匹配的研究。对柴油机工作过程的研究,在三种不同转速（1500r/min、2000r/min和2500r/min）工况下进行,通过CFD方法对其工作循环进行仿真。仿真过程中首先利用三维绘图软件Solidworks绘制柴油机缸体模型;计算域离散化过程采用动网格与固定网格混合使用的方式,保证计算精度的情况下减小计算量;对三大守恒定律、湍流流动、着火、燃烧、液滴破碎和雾化等模型进行了详细的论述,选择Diesel点火模型、EUB涡流破碎模型和液滴离散（DDM）喷雾模型等作为研究手段。通过对计算结果的可视化处理,得到气缸和燃烧室内温度云图、质点速度矢量图及湍动能分布图等,研究了缸内流场布局、涡流和滚流、油气混合和燃烧放热等过程,验证仿真结果的合理性,分析不同转速对温度、压力、湍动能和热释放率等参数的影响。以保证柴油机进气燃烧布局合理为前提,对配气过程的研究是在三种不同转速和最佳进气相位与最佳排气相位原则下进行的,通过设定10°CA、20°CA、25°CA和30°CA四种进气提前角,分析其对吸气阶段贮气和扫气量的影响;设定15°CA、20°CA、25°CA和30°CA四种排气提前角,分析其对排气功损失的影响。经分析得出:不同工况随进气提前角的增大,缸内存气量峰值减小;低转速工况,扫气量很大,减小进气提前角会使气缸内存气量降低,这时进气结束倒流现象会加重,利用VVT技术增大进气提前角则会使扫气量进一步增加;高负荷工况,低转速运行时配气优化后可以使内部存气量提高1.8%,高转速运行可以使存气量提高3.9%。排气损失是受发动机转速影响的,高转速时功损较大,低转速时功损较小;排气提前角在原来的基础上增加10°到20°CA,会使排气功损降至最低;VVT技术优化后排气提前角的增加,会使气门重叠角减小,这会降低对进气提前角的优化效果,导致扫气量降低,增加工作热负荷,对散热要求提高。
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