[發明專利]一種基于CFD的E10乙醇汽油發動機燃燒三維仿真方法

有效

• 申請號: 202010458001.6
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111625960B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 閻汝真;廖微
• 申請（專利權）人: 海南熱帶汽車試驗有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/20;G06F111/10;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 陳歡

本發明提供一種基于CFD的E10乙醇汽油發動機燃燒三維仿真方法，構建進氣道?氣缸三維模型，并進行網格劃分后得到動網格模型，對發動機工作過程進行一維建模并模擬，獲取初始條件和邊界條件，并在一維模型中選取不同的過量空氣系數進行仿真分析，篩選得到特殊過量空氣系數，根據動網格模型構建湍流燃燒多維模型，并將初始條件以及邊界條件輸入到湍流燃燒多維模型中，選取不同的點火提前角，將點火提前角以及特殊過量空氣系數輸入到湍流燃燒多維模型中進行仿真，獲取在不同點火提前角和特殊過量空氣系數下的燃燒曲線圖，對燃燒曲線圖進行對比，獲取最優點火提前角以及過量空氣系數，為E10乙醇汽油發動機的應用推廣提供了相應的理論依據。

技術領域

本發明涉及發動機仿真試驗技術領域，特別涉及一種基于CFD的E10乙醇汽油發動機燃燒三維仿真方法。

背景技術

由于石油資源的緊缺，我國的汽車能源消耗量又十分巨大，非常依賴進口，這對于我國的能源狀況造成了危機，乙醇是一種可再生的生物能源，將其一定比例的加入到傳統汽油當中作為新型車用生物質燃料，在節能減排方面具有巨大優勢，國外對乙醇/汽油燃料在汽油機多年的應用研究表明：車用汽油發動機燃用乙醇汽油可擴大混合氣的著火界限，過量空氣系數會影響到發動機的動力性，而點火提前角則會影響到發動機的經濟性，因此對于乙醇汽油的使用中，需要獲取其最優使用方案，但是目前還沒有一種方法可以快速獲取使用乙醇汽油時的最優點火提前角和過量空氣系數。

發明內容

鑒以此，本發明提出一種基于CFD的E10乙醇汽油發動機燃燒三維仿真方法，對發動機進行仿真后，在仿真模型中進行乙醇汽油燃燒特性的仿真，并獲取最優點火提前角以及過量空氣系數，獲得E10汽油的最優使用方案。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于CFD的E10乙醇汽油發動機燃燒三維仿真方法，包括以下步驟：

步驟S1、構建進氣道-氣缸三維模型，并進行網格劃分后得到動網格模型；

步驟S2、對發動機工作過程進行一維建模并模擬，獲取初始條件和邊界條件；

步驟S3、在一維模型中選取不同的過量空氣系數進行仿真分析，篩選得到特殊過量空氣系數；

步驟S4、根據動網格模型構建湍流燃燒多維模型，并將初始條件以及邊界條件輸入到湍流燃燒多維模型中；

步驟S5、選取不同的點火提前角，將點火提前角以及特殊過量空氣系數輸入到湍流燃燒多維模型中進行仿真，獲取在不同點火提前角和特殊過量空氣系數下的燃燒曲線圖，對燃燒曲線圖進行對比，獲取最優點火提前角以及過量空氣系數。

優選的，所述步驟S1進行網格劃分后得到動網格模型的具體步驟為：

步驟S11、對進氣道-氣缸三維模型進行處理生成線網格；

步驟S12、根據線網格生成體網格，組成發動機整個工作循環；

步驟S13、采用動網格生成器對體網格進行處理生成移動網格；

步驟S14、根據體網格、移動網格以及氣門升程曲線對應的曲軸轉角區間進行劃分，獲得動網格模型。

優選的，所述步驟S2對發動機工作過程進行一維建模并模擬的具體步驟為：建立發動機進氣、排期系統、曲軸箱、氣缸、噴油系統模型，并輸入相關數據進行模擬。

優選的，所述步驟S2中的初始條件包括初始溫度、壓力、湍動能和湍流尺度，其中湍動能湍流尺度l＝H_max/2，其中μ'為湍流脈動速度，其表達式為h為活塞沖程，n為轉速，A＝0.7，H_max＝0.0769m。

優選的，所述步驟S2的邊界條件包括湍流壁面速度邊界條件以及固定溫度壁面邊界條件。