论文部分内容阅读
随着能源和环保呼声的日益增强，燃气(主要指压缩天然气和液化石油气)汽车以其优良的排放和良好的经济性受到了空前重视，我国的燃气汽车的保有量也逐年上升，燃气汽车的研究和应用也随之深入开展。本论文的主要研究目标是单燃料LPG发动机的结构参数和运行参数对发动机性能的影响，以建立针对点燃式LPG发动机的三维燃烧模型，包括化学动力学模型、点火模型、湍流燃烧模型、排放模型为主要技术手段，并将燃烧模型计算结果和采用稀氧传感器反馈控制的LPG实验发动机上实测数据相比较验证。以此为据优化设计LPG发动机的运行参数，确保LPG发动机具有较低的排放，良好的可靠性和经济性。 理论上以LPG发动机缸内三维燃烧模拟为主要内容，从化学动力学机理、湍流燃烧、确定计算的初始条件三个方面着手，首次将CHEMKIN的处理详细化学机理的功能和STAR-CD处理湍流燃烧的长处相结合，成功地对点燃式LPG发动机进行缸内燃烧三维计算，取得了较为满意的结果。 本文主要特色及创新之处如下： 1 运用CHEMKIN对化学反应机理进行简化的能力，首次将敏感度分析法用于LPG在稀燃条件下化学机理的简化，确定关键组分和主要反应，并把这个简化机理应用到STAR-CD中进行计算。 2 考虑化学反应和湍流的相互作用，建立了有别于普遍采用的基于单步不可逆反应的混合湍流反应(时间)速率模型的新模型，即多步反应混合湍流反应(时间)速率模型。在计算中还采用新颖的残余废气模型确定初始条件和先进的非结构化网格划分工具，以保证计算的精确度。 3 首次建立点火式LPG发动机湍流场中的基于β函数的多区PDF三维NO_x排放计算模型，对NO_x生成区中湍流场中组分和温度的脉动性质进行分区描述，改变了以往ppdf方法只采用单一分布方式的缺点，得到了较好的预测精度，并给出三维直观分布结果。 4 建立稀氧传感器反馈控制的LPG发动机实验系统，准确控制发动机的实验参数和工况，得到不同空燃比、不同点火提前角、不同燃料成分时发动机的动力性能和排放性能。