魏福祥，许俊峰，张艳岗，马天翔，曹睿鑫，王步云

(中北大学能源动力工程学院，山西 太原 030051)

功率密度是柴油机的重要性能指标，高功率密度(high power density，HPD)柴油机以其输出功率大、转速高、燃烧室体积小的特点成为柴油机技术发展史上一个重要的里程碑[1-2]。由于与HPD柴油机配合的电控高压共轨喷油系统具有良好的喷油特性，可保证柴油机的动力性和经济性[3]，因此在HPD柴油机喷雾燃烧过程中起到关键作用。从长远来看，通过设计与优化燃烧系统以达到最佳性能，从而改善发动机的空间很大[4]，因此研究喷油提前角和喷油夹角对深入研究HPD柴油机燃烧过程具有重要的意义[5]。

本文采用AVL Fire软件针对5种喷油提前角和4种喷油夹角对HPD柴油机燃烧过程进行三维计算流体动力学(computational fluid dynamics，CFD)仿真研究，通过研究在压缩和做功(580°～860°)行程时喷油提前角和夹角对燃烧过程的影响规律，为今后HPD柴油机喷油系统参数设计提供依据。

1 模型的构建及验证

本文首先在Pro/E软件内建立燃烧室和活塞的几何模型，然后向AVL Fire软件的Workflow Manager模块导入完整的三维模型，并在Fame Engine +模块中完成动网格的划分。为防止出现奇点，需在适当的位置进行细化处理，几何模型和网格切面图如图1所示。

图1 几何模型和网格切面图

在Fire软件中采用的湍流模型为k-epsilon模型，液滴破碎分裂模型为WAVE模型，液滴蒸发模型为Dukowicz模型，着火模型为Diesel模型，燃烧模型为EBU模型，NO排放模型为Extended Zeldovich模型，Soot排放模型为Kinetic模型。

喷油位置与油束分布如图2所示。

该高功率密……