某柴油發(fā)動機(jī)缸內(nèi)流場和燃燒的數(shù)值模擬分析.pdf

1、目前人們對柴油發(fā)動機(jī)的燃燒性能和排放的控制越來越嚴(yán)格，柴油發(fā)動機(jī)燃燒過程的好壞直接影響到發(fā)動機(jī)的性能及排放。數(shù)值模擬方法能有效的降低成本，縮短研發(fā)周期，得到的信息量大且便于進(jìn)行優(yōu)化等一系列的優(yōu)點。因此，這種方法被廣泛的應(yīng)用在柴油發(fā)動機(jī)的燃燒過程研究中。鑒于此，本論文通過數(shù)值模擬的方法對某柴油發(fā)動機(jī)的瞬態(tài)燃燒過程進(jìn)行了數(shù)值計算仿真，對其缸內(nèi)流場特性進(jìn)行了宏觀分析，并對碳煙和氮氧化合物的排放進(jìn)行了的研究。
　　本文采用CFD(Comp

2、utational Fluid Dynamics)數(shù)值分析軟件——Fluent，建立了計算模型并將燃燒室關(guān)鍵參數(shù)參數(shù)化。將邊界條件確定以后，對缸內(nèi)工質(zhì)的流動狀態(tài)、溫度分布、壓強分布、速度分布以及碳煙和NOx排放物的產(chǎn)生過程進(jìn)行數(shù)值計算，然后對有害排放物的形成機(jī)理及主要原因進(jìn)行了分析。另外，研究了不同轉(zhuǎn)速對柴油發(fā)動機(jī)燃燒過程、碳煙和氮氧化合物排放的影響。為柴油發(fā)動機(jī)的動力性能和排放性能的改善和優(yōu)化提供指導(dǎo)。
　　在燃燒室形狀部分，采

3、用了基于克里精（Kriging）代理模型的混合多目標(biāo)梯度優(yōu)化算法（HMGE算法）對燃燒室關(guān)鍵參數(shù)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化并進(jìn)行了定性和定量分析。采用混合多目標(biāo)梯度優(yōu)化算法（MHGE）快速而精準(zhǔn)地進(jìn)行全局尋優(yōu)并得到帕累托最優(yōu)解集，得到的解集為設(shè)計方案的篩選提供了有效的參考和空間。數(shù)據(jù)挖掘出的結(jié)果有效地評估了4個設(shè)計變量以及它們自身之間的相互作用對四個設(shè)計目標(biāo)的影響程度，反應(yīng)出設(shè)計變量對設(shè)計目標(biāo)影響的規(guī)律，與此同時也揭露出設(shè)計目標(biāo)之間相互矛盾和相互促

4、進(jìn)的關(guān)系。數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining）的意義在于非常直觀地展現(xiàn)出設(shè)計變量和設(shè)計目標(biāo)這類高維度數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，有助于找到對影響目標(biāo)函數(shù)的主要因素和提高設(shè)計空間的理解，解決了對柴油發(fā)動機(jī)燃燒室形狀的優(yōu)化問題，并對隱藏在大量數(shù)據(jù)中的知識進(jìn)行了挖掘，積累了這方面的優(yōu)化經(jīng)驗。通過以上研究得出以下結(jié)論：較少的碳煙排放需要較大的余隙高度，較低氮氧化合物排放量需要較小的凸臺高度和較小的縮口率；缸內(nèi)壓力與碳煙及氮氧化物排放成矛盾關(guān)系，缸內(nèi)溫度與NO