二甲醚发动机PCCI-DI燃烧的数值模拟(Ι)
2011-08-16黄勇成
重庆交通大学学报(自然科学版) 2011年5期
关键词:模型
李 维,王 稳,黄勇成,汪 映
(1.西京学院 汽车学院,陕西 西安710123;2.西安交通大学 能动学院,陕西 西安710049)
采用均质充量压缩燃烧(HCCI)方式可使发动机在中低负荷具有高的热效率和低的PM和NOx排放,但HCCI还未从根本上解决着火时刻和燃烧速度的控制问题,因此HCCI燃烧技术目前只局限在内燃机的中低负荷范围内应用[1]。采用在同一循环中使用预混进气和缸内直喷的复合燃烧(PCCIDI)方式可缩短滞燃期、减少扩散燃烧部分的油量、降低最高燃烧温度与压力[2]。采用PCCI-DI燃烧方式不但可进一步提高二甲醚发动机的热效率和降低NOx排放,而且发动机仍可在较宽广的转速和负荷下运行[3]。
目前,对二甲醚喷雾特性已经有了一些较深入的研究[4-5]。但利用二甲醚发动机缸内燃烧过程的数值模拟来阐述二甲醚发动机性能的研究还不是很多。由二甲醚与柴油的理化性质差异较大,因此直接使用原来适用于柴油燃料的压燃式发动机过程的数值模拟并不完全适合用来研究二甲醚在发动机缸内的燃烧,但二者作为压缩燃烧的燃烧过程还有着许多相似之处,可以在原有方法的基础上进行一些改造来研究二甲醚的燃烧过程。为此,笔者采用数值模拟的方法开展PCCI-DI二甲醚发动机燃烧过程的研究。
为了对空气运动、喷油特性和燃烧室几何形状等因素之间的配合进行数学分析和模型,以达到其最佳匹配实现高效低污染燃烧,要应用多维模型[4]。KIVA-Ⅲ是专门为模拟内燃机工作过程而设计的软件,笔者以KIVA-Ⅲ程序基础上,通过扩展和修改其中的喷雾、燃烧等模型来进行二甲醚发动机PCCI-DI燃烧过程的三维数值模拟。……
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