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柴油发动机单双峰喷射方式的数值模拟发布时间：2022-05-09T03:21:17.370Z 来源：《科学与技术》2022年1月2期作者：冯是全王思远贾承扬[导读] 本文基于简化机理对柴油发动机进行了三维仿真研究冯是全王思远贾承扬常熟理工学院汽车工程学院江苏常熟 215500摘要：本文基于简化机理对柴油发动机进行了三维仿真研究。
通过改变柴油在气缸内喷射的策略，仿真特定工况下发动机缸内燃烧情况并分析燃烧产物的生成情况。
通过仿真计算发现，在设定工况下，分段式喷油策略在一定程度上够降低缸内温度和压力，减少no和no2生成，增加污染物中的soot排放。
仿真计算结果显示出，不同的缸内喷油策略对缸内燃烧的压力、温度、污染物的生成都有较大影响。
关键词：仿真计算，柴油发动机，喷油方式，污染物。
1 引言在节约能源，提高热机效率方面，对柴油机进行改良是十分有必要的[1，2]。
喷油策略的设置有着十分重要的作用，发动机喷油策略的改变会对缸内燃烧情况和燃烧产物产生影响，在发动机上改变喷油策略基本不需要对发动机进行改造，只需要改变喷嘴的喷油参数即可[3，4]。
在对柴油机整体不进行重新设计，利用现有柴油机而能够提高燃烧效率和降低排放等方面，喷油策略的研究有着重要的意义。
国内外很多学者研究了不同的喷油策略对发动机尾气排放和缸内燃烧的影响，希望找到一种高效的喷油策略来提升柴油机的性能。
本文使用柴油相关的燃烧机理，通过发动机参数建立了在不同喷油策略下的发动机仿真模型，该模型主要仿真了发动机的压缩和燃烧两个冲程。
发动机仿真模型的计算条件为：在不改变其他相关参数如转速，压缩比和负荷率等前提条件下，研究不同喷射策略对发动机缸内燃烧和发动机污染物的影响，即在模型中只改变了喷油曲线，其余参数保持不变。
2建立模型为了仿真不同喷油策略条件下对发动机性能的影响，在仿真计算中，只改变了喷油策略，其他参数无改变。
仿真条件为：喷油提前角为上止点前7.5°，喷油时间控制在0.004s内，喷油量为0.0535g，发动机转速为1200rpm，单段喷油策略是较为常见的燃油喷射方式，分段喷油策略是一种预喷-主喷策略。
运用Simulink实现柴油机工作过程仿真的方法研究
刘孟祥;刘湘玲;陈健彬;阳飞;王鹏;杨柳;陈盛
【期刊名称】《广西轻工业》
【年(卷),期】2010(026)006
【摘要】建立了柴油机工作过程数学模型与求解的边界条件.详细论速了运用Simulink进行柴油机工作过程建模与仿真的方法,以HD6105Q-1柴油机为研究对象进行仿真,仿真结果与实验结果吻合,论证了仿真模型的正确性.其模型可以作为柴油机设计与优化工具.
【总页数】3页(P34-35,48)
【作者】刘孟祥;刘湘玲;陈健彬;阳飞;王鹏;杨柳;陈盛
【作者单位】湖南涉外经济学院,湖南,长沙,410205;湖南涉外经济学院,湖南,长沙,410205;湖南涉外经济学院,湖南,长沙,410205;湖南涉外经济学院,湖南,长
沙,410205;湖南涉外经济学院,湖南,长沙,410205;湖南涉外经济学院,湖南,长
沙,410205;湖南涉外经济学院,湖南,长沙,410205
【正文语种】中文
【中图分类】U664.121
【相关文献】
1.基于Simulink的汽车DYC系统液压执行机构工作过程仿真
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4.
用Simulink实现柴油机的建模与仿真5.基于Matlab/simulink的增压柴油机瞬态过程仿真
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基于AMESim的柴油发电机组建模与仿真1 前言某些特殊用途的柴油发电机组常在变工况下运行, 须对其动态过程进行研究, 以确定机组的瞬态响应特性能否满足系统的要求。
而对柴油发电机组进行试验研究的工作量大、成本高且受试验条件的限制, 因此有必要对其进行仿真研究。
随着仿真技术和仿真方法的不断发展和改进、柴油发电机组建模理论的不断完善, 目前可以建立精度较高的柴油发电机组仿真模型, 对机组进行仿真研究, 以弥补试验研究的不足。
长期以来, 对柴油发电机组工作过程的仿真,大多是建立其用微分方程表示的数学模型, 然后编制程序并运行, 这样做可以得到较高的仿真精度但是编程调试的工作量很大, 仿真结果的分析也比较麻烦。
本文对柴油发电机组的仿真是利用系统建模与仿真软件AMESim来实现的, 用AMESim对柴油发电机组进行仿真既不需要建立微分方程也无需编程, 仿真结果的分析也很方便, 可以动态显示每一个参数的变化, 同时还可以将仿真结果存为数据文件。
2 仿真计算理论2.1 系统划分将柴油发电机组划分为气缸、进排气系统、中冷器、涡轮增压器、调速器、供油装置和发电机负载等系统, 如图1所示。
图1 柴油发电机组模型2.2 工质的物理属性对液态工质即柴油, 用C12H26代表其成分, 计算时假设其物理属性在工作过程中不发生变化, 即柴油的低热值、密度、汽化潜热和汽化温度等都作为已知条件输入。
气态工质是空气、气态燃油和已燃废气的混合物, 其工作过程中的物理属性与每种气体各自的属性和所占的质量分数有关。
计算时假设: 各容积中气体的混合是均匀的, 工质是理想气体, 每种气体的物理属性都只与温度有关, 是温度的二次多项式函数, 即:以上各式中: ΔT =T - T0 , T0 为设定温度, T为实际温度; μ为绝对黏度, m u0 为设定温度下的绝对黏度; cp 为比定压热容, cp0为设定温度下的比定压热容; λ为热传导率, lam0 设定温度下的热传导率; r为理想气体常数; ρ为气体密度; cV 为比定容热容; 其余变量为系数。
柴油机可调涡流比燃烧过程三维仿真李海鹰;于波;叶剑【摘要】在柴油机进气歧管前安装蝶形涡流调节阀,通过调整直气道侧的有效流通面积改变缸内涡流强度.在稳流吹风试验平台,研究涡流调节阀角度对进气道流量因数和涡流比的影响,并结合粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)分析缸内涡流的形成过程.采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)评估涡流调节阀角度对缸内混合气体形成过程的影响,计算结果可复现三维PIV测量的缸内流场结构和相似的涡心位置.随着进气门关闭,涡流比从0.57提高到2.05,油气在周向的相互作用增强,从而加速预混燃烧阶段的放热速度,促使燃烧重心提前、燃烧持续期缩短.在相同进气流量条件下,强涡流运动也促使累积放热量增加.【期刊名称】《计算机辅助工程》【年(卷),期】2019(028)002【总页数】8页(P19-26)【关键词】柴油机;燃烧;调节阀;涡流比;粒子图像测速【作者】李海鹰;于波;叶剑【作者单位】中国北方发动机研究所,天津300400;中国北方发动机研究所,天津300400;中海油能源发展装备技术有限公司,天津300452【正文语种】中文【中图分类】TK4210 引言为提高柴油机综合性能，中国北方发动机研究所自主开发一款小型高强化柴油机。
在这款小型高强化柴油机的研发过程中，有针对性地开展一系列相关设计和研究工作。
[1-5]在采用高增压技术的小型化柴油机的开发过程中，进气系统亟待改善低速扭矩不足和高速空气不够的现状。
为解决这一问题，专家们采取一系列措施。
MIGAUD等[6]设计长度可变进气管，借助进气管自身的压力波动提高低速端扭矩、改善汽车发动机响应速度、降低CO2排放。
德国的ADOLPH等[7]设计气门座结构，增强低气门升程下的涡流强度。
英国布鲁内尔大学的LI等[8]遮挡部分进气阀流通面积，提高汽油发动机的滚流比。
应急柴油发电机组的建模与瞬态仿真【摘要】本文建立了某柴油发电机组柴油机的瞬态仿真模型，在Matlab/Simulink仿真平台编制了仿真计算程序，根据核电站反应堆安全停堆的负荷特性，进行了柴油机突加负载瞬态仿真计算，预测了柴油机的转速、喷油量、进气压力以及齿条位置等参数的变化。
将计算结果与国外某公司的计算结果进行了对比分析，验证了所建立仿真模型的准确性及实用性。
【关键词】柴油机；发电机组；瞬态；建模；仿真引言核电站遇到突发事件时，需要迅速启动柴油应急发电机组，对核反应堆进行及时冷却停堆，以避免重大事故的发生，这对柴油机的加载过程中的负载变化响应提出了严格的要求。
在机组设计时，必须根据反应堆安全停堆负荷特性对机组的启动及瞬态加载能力进行模拟。
本文建立了某柴油发电机组柴油机的瞬态仿真模型，在Matlab/Simulink仿真平台编制了仿真计算程序，根据某核电站反应堆安全停堆的运行特性，进行了柴油机加载过程的仿真模拟研究。
1 柴油机仿真的数学模型1.1 柴油机气缸内的基本方程假定气缸内的工质在任意时刻都是混合均匀的，各处的压力、温度和成分都相同，则可用压力、温度及质量三个基本参数表示缸内气体的状态，即能量守恒方程、质量守恒方程及状态方程，联立求解可得到气缸内温度Tz对曲轴转角的变化率：式中Vz为气缸工作容积，Qf为燃料燃烧的放热量，Qw为通过气缸壁的传热量，ms，mz为流入流出气缸的工质质量。
1.2 燃油燃烧放热规律本文所计算的是中高速柴油机，故选用双韦伯函数代用燃烧放热规律：双韦伯函数把预混合燃烧与扩散燃烧分开考虑，dx1/d代表预混合燃烧，dx2/d代表扩散燃烧，两种燃烧的持续期分别为zp与zd，τ=zp/2代表预混合燃烧领先角，Qp代表预混合燃烧的燃料分数，Qd代表扩散燃烧的燃料分数，Qp+Qd=1。
1.3 燃烧室周壁的热传导工质与气缸盖底面、活塞顶面和气缸套的表面等燃烧室诸壁面进行换热。
根据工质对燃烧室周壁的瞬时平均换热系数αw和壁面的平均温度Tw，按传热学中的牛顿公式，计算燃烧室周壁传热率：式中，n为柴油机转速；w为瞬时平均传热系数，采用Woschni公式计算；Ai为换热面积；Tz为气缸内工质瞬时温度；Tw为壁面的平均温度；i为1、2、3分别指气缸盖、活塞和气缸套。
基于Simulink柴油机工作过程的仿真分析作者：朱万炫来源：《现代职业教育·职业培训》2019年第12期[摘; ; ; ; ; ;要]; ;根据柴油机气缸内工作介质在各阶段的气体状态给出了柴油机工作过程的数学模型，并据此利用Matlab / Simulink工具搭建了柴油机工作过程各阶段相应的仿真模型，针对所建立的仿真模型进行了仿真分析，得出了柴油机单缸工作过程的扭矩输出特性及示功图。
[关; ; 键; ;词]; 柴油机;数学模型;仿真模型[中图分类号]; TK421 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;[文献标志码]; A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; [文章编号]; 2096-0603（2019）36-0120-02柴油机的热机效率主要取决于缸内介质的工作过程[1]，故针对柴油机的工作过程进行相应的仿真工作对优化内燃机的参数设计、减少研发费用、缩短产品开发周期等都具有非常重要的意义[2]。
作者在文献中较为详尽地阐述了柴油机缸内工作过程中各阶段介质状态的微分方程，并基于Simulink工具建立起相应过程的仿真模型，进行了仿真分析。
一、柴油机数学模型根据零维假设[3]，可以用三个基本参数（P、T、m）来表征缸内的气体状态，并用理想气体状态方程和缸内介质在各阶段能量及质量均守恒的条件就可以将柴油机整个工作过程联系起来。
其中，能量守恒方程为：=（+hS-he--p-u-m）质量守恒方程为：=-+气体状态方程为：pV=mRT根据气体状态的变化情况，柴油机的工作循环可以分为压缩阶段、燃烧阶段、膨胀阶段、纯排气阶段、气门重叠阶段和纯进气阶段六个阶段。
1.压缩阶段柴油机的压缩阶段为关闭进气门至气体开始显著燃烧。
这一时段缸内工作介质的质量保持不变，其能量方程可以简化为：=（--p）2.燃烧阶段柴油机的燃烧阶段为混合气体开始燃烧时刻起直至燃烧结束。
这一阶段中，进气门和排气门始终处于关闭状态，根据当量燃烧规律[4]，此阶段缸内某瞬时时刻的燃料量为：mB=+mB r利用瞬时过量空气系数？琢？渍来表征这种燃料量变化，燃烧阶段的能量方程为：=（--p-u-m）3.膨胀阶段此阶段中活塞由于气体膨胀而产生运动，缸内工质的总质量仍然保持不变，总质量增加了单循环供油量的大小mBS，即：m=mL+mB r+mB S能量方程与压缩阶段的能量方程一致。
CA6DM2柴油机气道优化设计及工作过程仿真的开题报告1.选题背景与意义随着环保意识的增强和对能源利用效率的要求不断提高，发动机气道优化设计的研究变得越来越重要。
柴油机作为一种广泛应用的内燃机，其气流质量对燃烧的效率和排放的影响极为显著。
因此，进行柴油机气道优化设计并对其工作过程进行仿真分析具有重要的意义。
2.研究内容与目标本文将以CA6DM2柴油机为研究对象，针对其气道结构进行优化设计。
在设计过程中，将通过流场模拟、压力脉动分析等手段，评估设计方案的可行性和效果。
最后，以仿真方法模拟柴油机工作过程，探究优化设计对燃烧效率和排放性能的影响。
3.研究方法与技术路线本文将采用如下研究方法和技术路线：（1）柴油机气道优化设计：首先通过对引擎气流情况的分析，确定优化目标和方案，再采用三维CAD软件（如UG、CATIA等）进行气道结构的优化设计。
（2）流场模拟：使用CFD（Computational Fluid Dynamics）软件对柴油机气道进行数值模拟，研究气流的流动特性和压力分布，探究气道结构优化的效果。
（3）压力脉动分析：通过对柴油机气道内压力脉动的分析，掌握引擎气流的稳定性与气道结构的合理性，为气道优化设计提供依据。
（4）工作过程仿真：利用仿真软件（如GT-Power等）对柴油机工作过程进行模拟，并分析气道结构优化对燃烧效率和排放性能的影响。
4.预期成果本文预期研究成果包括：（1）柴油机气道的优化设计方案，具备创新性和可实施性，可以为同类发动机的设计和优化提供参考。
（2）基于CFD数值模拟的柴油机气道流场特性研究，能够进一步揭示柴油机气道结构与气流流动的内在关系，对于研究和优化内燃机的燃烧过程具有重要意义。
（3）柴油机工作过程仿真模拟结果，可以为发动机的设计和优化提供指导，也有助于探究优化设计对燃烧效率和排放性能的影响，从而提高发动机的工作效率和环保性能。
5.研究计划本文的研究计划如下：（1）开始阶段：对CA6DM2柴油机的气道结构进行分析和研究，并确定优化设计方案。
