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· 应用研究 · 史雷鸣 戴建营 宋向阳等 内燃机工作过程模拟分析与研究 69 内燃机工作过程模拟分析与研究 史雷鸣 ，戴建营 ，宋向阳 ，曹刚强 ，梁秋霞。 (1．河南交通职业技术学院汽车系，河南 郑州 450052) (2．东风郑州Et产股份有限公司，河南 郑州 450004) (3．郑州大学 物理工程学院，河南 郑州 450005) 摘要：采用FIRE软件进行 了内燃机工作过程的数值模拟分析，得到与排气噪声影响因素有关的 燃烧气体的温度、压力参数，同时还得到了在这些工况下NOx的排放情况，为发动机的燃烧、排 0 放以及燃烧室的优化设计等的研究提供了基础，同时还为进一步设计发动机消声器提供了信息。 关键词：发动机 ；工作过程 ；数值模拟 ；FIRE软件 中图分类号：U464 文献标识码 ：A 文章编号：1672—1616(2011)17—0069—04 利用成熟化的FIRE8．3仿真软件，将模拟发动 分发动机试验，在不受时空限制的条件下进行各种 机工作过程的参数(温度、流速、气体压力)与汽车消 变参数研究，指导设计开发新型燃烧系统内燃机， 声器的设计结合起来，进行燃烧过程模拟计算研究， 或对旧内燃机的性能进行优化，此外还可以降低实 可以根据需要对其进行功能选择来达到目的。 验费用，缩短实验时间，节省大量的人力、物力，具 为了在保证发动机的动力性和经济性的同时， 有很强的生命力和优越性。 又达到节约能源和环保的目的，就不得不对发动机 的燃烧系统不断加以改进，重视缸内工作过程的研 1 建立几何及 网格模型 究…1。 以X6130的柴油机为对象，标定功率 (kW)／ 利用计算机建立各种科学的数学计算模型，进 转速 (r／min)为 154／2100。本型号的柴油机燃烧 行缸内过程的三维数值模拟已成为可能，这种数值 室余隙高度 lmm，主要结构参数见表 1，燃烧室结 模拟方法即称为仿真。数值方法模拟可以代替部 构如图1所示。 表 1 样机的主要结构参数 ， 用任意连接面将其拼接起来 ，构成每个曲轴转 角下整个计算流域的体积网格 【-3j。 随着活塞的上下运动，气缸容积的网格大小会 被成比例地拉伸或压缩，其网格数 目也随之变化， 而燃烧室内部网格数 目和大小则保持不变，计算网 1 燃烧 室 几 何模 型 格再分区可以将上一时间步长 中多网格规模 的流 本论文所模拟发动机的工作过程包括压缩过 程、燃烧过程、膨胀过程。考虑到当活塞在上、下止 动计算结果映射到少网格规模的系统中，也可以将 点范围内移动时，只有活塞顶部的气缸容积变化， 上一时间步长中少网格规模的流动计算结果映射 而燃烧室容积不变，将计算网格模型分成2部分： 到多网格规模的系统中。活塞顶面运动区网格可 集中于活塞顶部不变的燃烧室空间网格和活塞顶 分为运动方向网格和静止方向网格。活塞顶面运 上部随活塞位移变化的圆柱形可变空间网格即气 动方向网格用增减网格间距与调整网格间距相结 缸网格。