大功率柴油机工作过程仿真分析研究开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)


1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1研究目的及意义

众所周知,柴油机是实现热能变成机械能而循环工作的机器。作为一种主要动力装置,以其热效率高、功率范围广、适应性好等方面的优点,已广泛用于工业、农业、交通运输、国防建设等各个领域,对国民经济的各个部门发展起着重要的作用。

柴油机的各项参数指标决定了工作总体性能。每个参数都不是一个单独因素,他们之间相互影响,如果某个参数发生改变,其他参数也会做出相应变化。而这些参数又取决于柴油机缸径、活塞行程、压缩比、循环供油量、配气相位等柴油机的设计和结构参数。参数的稍微变化会对各工作参数的产生较大影响,从而使柴油机的性能指标发生改变。这决定了柴油机研究的过程的复杂性。

目前,柴油机工作过程有两种研究途径,分别是台架试验和数值模拟。其中,台架试验作为一种传统的研究方法,是柴油机理论研究的基础,但是传统的试验方法仍然存在着研发周期长、成本大等缺点,很多数据也难以通过实验测得。柴油机工作过程中,进排气流动、缸内工质混合及燃烧过程是柴油机设计和优化的基础,而常规的设计计算忽略了柴油机的换气过程、燃烧过程和传热过程。因此为使计算结果与试验结果更为接近,柴油机的设计工作者们需要根据经验来选取一系列的经验系数,依靠经验公式来研究柴油机的工作过程,这种计算方式随意性较大,造成的误差也较大,通过常规的设计计算也就不能够全面反映出柴油机实际的工作情况。

随着计算机技术的不断发展,设计工作者们已经更多的依靠仿真软件来对柴油机工作过程进行过程分析、性能分析与研究,柴油机的模拟计算简单来说,可以分为三个步骤:第一步,简化模型或者添加假设条件,将物理学模型(缸内工作过程、进排气管内压力的变化、热量交换过程)表达为数学方程的形式,从而建立起相应的数学模型;第二步,联立所建立的微分方程通过数学的方法对方程组进行求解,从而得出参数变化的规律;第三步,将仿真计算的结果赋予相应的物理意义,加以讨论和解释,将仿真结果与实际数据相比较,验证所建立的仿真模型的可靠性。

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