內燃機性能多學科優(yōu)化模擬研究.pdf

1、內燃機由于體積小、動力好、效率高等優(yōu)點，已成為當今世界最受歡迎的動力裝置，被廣泛應用于汽車、化工、航空等領域。對內燃機燃燒、排放等性能的研究具有非常重要的意義。本文主要以一四沖程往復活塞式內燃機為研究對象，利用AVL Fire軟件模擬研究了內燃機瞬態(tài)工作過程并對性能進行分析，主要內容如下：
　?。?）根據具體結構參數，建立內燃機簡化的幾何模型，對其進行動網格劃分，確定計算初始值，設置合適的邊界條件及物理模型，并對相應模型進行了考核

2、，誤差均不超過3％，驗證了計算結果的可信性，并分析了壓力場、溫度場及污染物排放等分布規(guī)律得出：最大爆發(fā)壓力出現在368oCA左右，約為16.5MPa，缸內最大平均溫度約為1853K，在492oCA排氣門打開時，NOx質量分數為2.73×10-3，Soot質量分數為1.51×10-5。
　　（2）增大初始壓力，對缸內污染物及動力性能都有很好的影響。隨著初始壓力由0.15MPa增大到0.35MPa，缸內爆發(fā)壓力增大，最高溫度降低，NO

3、x最終質量分數由0.00361降低到0.00204，Soot最終質量分數則由3.74×10-5降低到9.0×10-6，單缸循環(huán)指示功則由從520.54J增加到563.74J；隨著噴油提前角增大，缸內爆發(fā)壓力、最高溫度及NOx最終質量分數增大，Soot最終質量分數降低，單缸循環(huán)指示功在15oCABTDC時有最大值555.04J；增大渦流比可以降低缸內最大平均溫度，隨著渦流比由0.5增大到3.5時，單缸循環(huán)指示功則由562.8J降低到546

4、.0J，在渦流比為3.5時，缸內NOx質量分數有最小值2.65×10-3。
　?。?）隨著燃燒室Sc（燃燒室形狀）值由3.5增大到6.5時，內燃機缸內性能變化較大，在Sc=4.5缸內有最高溫度，Sc為4.5和5.5時缸內Soot質量分數較低分別為1.5×10-5和1.6×10-5，在Sc為5.5時NOx平均質量分數有最小值2.73×10-3，單缸循環(huán)指示功有最大值566.79J；燃燒室偏心距的增大對內燃機排放、動力等性能有重要影響

5、，隨著偏心距由0mm增大到8mm，缸內最大湍動能逐漸降低，在偏心距為4mm時，缸內Soot有最低質量分數4.12×10-5，且單缸循環(huán)功有最大值562.67J。
　　(4)利用Isight優(yōu)化平臺集成AVL Fire軟件，搭建合適的多學科優(yōu)化平臺，優(yōu)化最佳噴油參數：以噴油持續(xù)期和噴油夾角為自變量，以最高爆發(fā)壓力為約束條件，以NOx和Soot總質量分數為目標函數進行多學科優(yōu)化，得出在噴油夾角為151o，噴油終止角為373oCA時，目