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- 小型高速航空柴油机混合气形成的仿真分析
- 作者： 雒先 来源： 北京交通大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 柴油机 小型 高速 混合气 仿真
- 描述： 目前,国外小型高速四冲程活塞式柴油机已逐渐在无人机上得到应用,但国内相关的研究工作还处于起步阶段,自主研发尚处于空白状态。TKDI600柴油机是德国研发的用于无人机的小型高速航空四冲程活塞式柴油机,在混合气形成以及燃烧方面有其独到之处；通过对该小型高速柴油机机混合气形成的仿真分析与研究,有助于国内相关机型的研制与开发。本论文应用仿真软件Fire对TKDI600小型高速航空柴油机缸内混合气形成过程进行分析,并对燃烧室几何参数、燃油喷射参数以及进气参数对混合气形成过程的影响进行研究。根据柴油机结构参数和运行参数,确定了该小型高速航空柴油机燃烧室几何模型、湍流模型、喷雾模型、着火及燃烧模型以及相应的初始条件和边界条件；通过仿真结果与相关文献中的实验数据的对比,验证了仿真结果的可信性。为了定量描述缸内混合气形成过程,同时对燃烧室内重点区域进行细化研究,构建了表征混合气形成过程及质量的特征参数；在此基础上,对该小型高速柴油机额定工况下的缸内气流流动、燃油运动以及混合气生成质量进行了分析,同时研究了油气间的相互作用及其对混合气生成质量的影响。研究结果表明,该小型高速柴油机在挤流、涡流、湍流等气流运动方面,在燃油碰壁以及蒸发雾化等燃油运动方面,在油气混合均匀程度以及不同区域油气混合速度等混合气生成质量方面都有一定的特点,有助于在短时间内实现油气的高效混合。结合该小型高速柴油机燃烧室偏心、喷油器倾斜布置、转速高,缸径小等特点,分别研究了燃烧室偏心距、燃烧室口径比等燃烧室几何参数,喷油器安装位置、喷射压力以及喷孔直径等燃油喷射参数以及进气涡流比、进气压力等进气参数对缸内混合气形成的影响。研究结果表明,燃烧室几何参数、燃油喷射参数以及进气参数对该小型高速柴油机缸内油气运动以及混合气生成质量的影响具有一定的规律,有助于进一步开展各参数耦合对混合气生成质量的优化改进工作。论文的研究成果有助于对国外小型高速航空柴油机混合气形成技术的消化吸收,同时结合进一步的燃烧分析,为该柴油机动力性、燃油经济性的提升以及国内相关机型研发方案选择、样机试制提供依据。