二甲醚發(fā)動機(jī)燃油噴射過程的數(shù)值模擬及其試驗(yàn)研究.pdf

1、二甲醚以其清潔高效的燃燒性能而成為一種理想的柴油機(jī)替代燃料，但由于二甲醚特殊的物理、化學(xué)性質(zhì)，使它在柴油機(jī)上的應(yīng)用仍存在不少問題，其中關(guān)鍵是燃油噴射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本文在閱讀了大量的關(guān)于二甲醚代用燃料研究和發(fā)動機(jī)燃油噴射系統(tǒng)數(shù)值模擬等文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，綜述了二甲醚代用燃料的特點(diǎn)，二甲醚發(fā)動機(jī)噴油系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問題及其應(yīng)滿足的基本要求，并對燃油噴射系統(tǒng)數(shù)值模擬的目的、意義和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了較深入的分析。 本文通過對二甲醚發(fā)動機(jī)

2、目前常用的泵－管－嘴燃油噴射系統(tǒng)的合理模型化，建立了燃油噴射過程及其壓力變化的數(shù)學(xué)模型，并與高壓油泵和噴油嘴邊界的質(zhì)量守恒方程和運(yùn)動件的運(yùn)動方程相耦合，利用FORTRAN語言進(jìn)行了計(jì)算機(jī)編程，開發(fā)了二甲醚發(fā)動機(jī)燃油噴射過程的模擬計(jì)算程序軟件。該軟件以特征線法和有限差分法為基礎(chǔ)，進(jìn)行了高壓油管內(nèi)壓力波和速度波波動方程的求解。該模擬程序較全面地考慮了二甲醚的熱物性、供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)對燃油噴射過程的影響。借助于該計(jì)算程序軟件，

3、可以進(jìn)行二甲醚發(fā)動機(jī)燃油噴射過程的參數(shù)分析，可以獲得針閥升程曲線、油泵端和噴嘴端的油管壓力波曲線。發(fā)動機(jī)臺架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，該計(jì)算軟件是開展二甲醚發(fā)動機(jī)燃油噴射系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能改進(jìn)的一個(gè)有力的工具。 本文作者為使所開發(fā)軟件能更好地符合工程實(shí)用化的需要，還進(jìn)行了基于VB的可視化人機(jī)界面設(shè)計(jì)編程，技術(shù)人員可以通過友好的人機(jī)界面操作而隨時(shí)改變程序的初始參數(shù)，并通過后處理中的繪圖功能直觀地了解和分析模擬計(jì)算結(jié)

4、果的變化趨勢。這樣一來，不僅克服了FORTRAN語言不能支持可視化編程的缺點(diǎn)，使得計(jì)算結(jié)果能以曲線的形式更加直觀的顯示出來，而且也為源程序初始參數(shù)的調(diào)試和計(jì)算結(jié)果的處理帶來了極大的方便。 本文針對二甲醚發(fā)動機(jī)高壓燃油泵存在較嚴(yán)重的燃油泄漏問題，運(yùn)用大型有限元分析軟件ANSYS中的液固耦合模型，對二甲醚發(fā)動機(jī)中柱塞偶件配合面環(huán)帶間隙內(nèi)的燃油流場進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的耦合計(jì)算分析，提出了解決二甲醚發(fā)動機(jī)燃油泄漏問題的技術(shù)措施，這對解決二