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【6h】

高强化柴油机燃烧室对燃烧过程及性能影响的仿真研究

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高强化柴油机的基本特征，即高转速，高喷压和高增压，决定了要对柴油机燃烧系统的设计提出新的要求，即在较短的时间内完成油气的充分混合和燃烧。油、气、室三系统参数对缸内气流运动、混合和燃烧过程均有较大的影响，进而影响到柴油机的性能。燃烧室是油气混合和燃烧直接发生的场所，与喷油和进气系统的合理匹配可以大大改善柴油机的性能。研究燃烧室对缸内气流运动、油气混合和燃烧过程的影响规律，对于实现高强化柴油机快速混合和快速燃烧的目标具有十分重要的意义。
　　本文基于某高强化柴油机实验平台，利用CFD软件FIRE对其缸内工作过程进行了仿真研究，建立了计算网格，选定了仿真相关的数学模型、初始条件和边界条件，并与实验数据进行对比，验证了仿真结果的准确性。
　　首先，选取了两种撞壁射流型燃烧室与原燃烧室进行对比研究，确定了适用于高强化柴油机的燃烧室型式为传统ω型燃烧室。其次，对所选取的传统ω型燃烧室进行参数化分析和设计，提炼出可唯一决定燃烧室形状的五个独立变量，分别研究各独立变量对缸内气流运动、混合气形成、燃烧过程及性能的影响，研究发现口径比、出口角度和凹坑半径的影响最大，凸台的影响较小。最后，对各独立变量与油束夹角的交互影响进行了研究，以指示功率为目标确定各交互作用对柴油机动力性的影响规律，同时缩小各相关参数的寻优范围，研究发现口径比与油束夹角对性能的交互影响远大于其他结构参数。基于正交设计法对燃烧系统多参数进行了优化匹配研究，采用三种不同的分析方法明确了各燃烧系统参数对柴油机性能影响的权重或显著性大小，获得了三种性能较优的燃烧系统参数优化匹配方案，并开展了最优方案与原机型的对比分析，发现通过正交设计后可以显著改善高强化柴油机的缸内燃烧过程，提高柴油机的动力性。

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