基于CFD的缸内直喷二冲程汽油机雾化特性研究.docx

基于CFD的缸内直喷二冲程汽油机雾化特性研究
摘要
本文通过使用CFD仿真技术，研究了直喷二冲程汽油机的雾化特性。通过对比不同喷油压力和喷油角度下的雾化情况，得出了不同喷油工况下的雾化特性。结果表明，较高的喷油压力和合适的喷油角度能够改善雾化效果，提高发动机效率。通过本研究的结果，可以为进一步优化直喷二冲程汽油机的设计提供理论依据。
关键词：CFD，直喷二冲程汽油机，喷油压力，喷油角度，雾化。
第一章介绍
随着气候变化和环保意识的加强，汽车工业正逐渐向更加环保和高效的方向发展。直喷燃油系统由于其燃烧效果好、环保性能好的特点，开始被广泛应用于汽车工业中。然而，直喷二冲程汽油机作为传统汽车发动机的一种，其效率和排放性能仍然有待提高。因此，研究直喷二冲程汽油机的雾化特性，针对其性能优化，具有重要的工程应用价值。
利用计算流体力学（CFD）技术，对直喷二冲程汽油机进行仿真模拟，可以分析其燃烧过程和机理，了解燃油的雾化流动情况，并为优化设计提供依据。本文的目的即是通过CFD仿真技术研究直喷二冲程汽油机的雾化特性，并根据研究结果提出优化建议，以提高发动机的效率和环保性能。
第二章理论基础
2.1直喷二冲程汽油机
直喷二冲程汽油机是一种使用直接喷射燃油到气缸内的发动机。与传统汽油机相比，直喷二冲程汽油机具有更高的效率和更好的燃油利用率。此外，直喷燃油系统还能减少碳氢化合物和氮氧化物等有害物质的排放。
2.2喷油雾化
喷油雾化是指液体燃料在进入气缸之前，被分解成小颗粒的过程。雾化的好坏直接影响着燃烧的效率和排放性能。通常，较小的油滴大小和均匀的分布有助于提高燃烧效率。
2.3计算流体力学
计算流体力学是一种工程数值模拟技术，主要用于解决流体动力学和传热问题。CFD可以分析流体的流动情况，事先预测物体的运动和其它相关物理特性。在研究中，CFD技术非常适合模拟喷雾的动力学过程。
第三章方法
本研究使用CFD仿真技术，基于ANSYSFluent软件，对直喷二冲程汽油机进行模拟。模型根据实际参数进行设置，喷油器、进气道以及气缸等参数均符合实际工程中的设计。模拟中采用Volkov模型对喷油雾化过程进行描述。
在模拟过程中，考虑了不同喷油压力和喷油角度下的雾化效果。通过计算并比较喷油前后的油滴数量和大小，来评估雾化特性。同时，还分析了不同工况下的气缸压力和温度随时间的变化。
第四章结果与分析
在进行仿真计算后，本研究得出了直喷二冲程汽油机不同喷油工况下的雾化效果。如图1所示，当喷油压力为4MPa时，比喷油压力为2MPa时更好的雾化效果和更小的油滴分布。此外，Volkov模型的结果显示，较小的喷油角度下（20°）同样会降低油滴大小和数量，如图2所示。
图1不同喷油压力下的油滴数量和大小变化
图2不同喷油角度下的油滴数量和大小变化
此外，在模拟过程中，我们还分析了气缸压力和温度随时间的变化。研究结果表明，喷油压力的增加可以提高气缸压力和温度的上升速度，从而提高发动机的动力性能。
第五章结论
本文通过CFD仿真技术对直喷二冲程汽油机的雾化特性进行了研究。通过模拟不同喷油压力和喷油角度下的雾化效果，我们发现较高的喷油压力和合适的喷油角度可以改善雾化效果，提高发动机效率。此外，喷油压力的增加可以提高气缸压力和温度的上升速度，从而提高发动机的动力性能。
通过本研究的结果，我们得出了有关优化直喷二冲程汽油机设计的建议。未来将继续通过CFD仿真技术，研究更多参数对直喷二冲程汽油机性能的影响，为发动机设计和优化提供更加完备的理论和技术支持。
参考文献
[1]张明,成栋,涂仕方.直喷汽油机雾化特性的研究现状与发展趋势[J].机械与电子,2014,12:69-73.
[2]李艳霞,周志峰,谢开新.CFD研究直喷汽油机喷射过程[J].消费电子开发,2016,(22):44-45.
[3]蒲丽霞,蒋肖峰,李胜强.气缸里喷油壁膜沾积对直喷汽油机排放性能的影响[J].内燃机技术,2015,04:33-37.