【摘 要】
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内燃机缸内传热对于其运行、排放、经济性等均有重要影响,因而建立准确的缸内传热预测模型对于内燃机的设计至关重要。本文所建立的新型壁面传热方程基于可压缩粘性流体能量
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内燃机缸内传热对于其运行、排放、经济性等均有重要影响,因而建立准确的缸内传热预测模型对于内燃机的设计至关重要。本文所建立的新型壁面传热方程基于可压缩粘性流体能量方程、质量守恒方程以及完全气体状态方程推导得到。新型壁面传热模型充分纳入层流普朗特数的影响与热边界层的物理意义,根据实际气体湍流边界层的特点,将缸内流体边界层细分为:粘性底层、缓冲层以及湍流核心区,采用分段函数表达边界层内流体传热特征。为验证新模型预测的稳定性和精确性,本文将使用KIVA-3V对当前传统柴油压燃方式(CDC)、均质压燃(HCCI)和反应控制压燃(RCCI)三种燃烧方式在不同负荷和不同CA50条件下的燃烧室内缸压曲线和壁面热流密度进行数值模拟,并将结果与实验值和在发动机传热模型中使用较广泛的Han-Reitz传热模型、Rakopoulos传热模型进行比较。对比发现新公式对于热流密度的预测效果要比Han-Reitz传热模型、Rakopoulos传热模型更为精确,具有更好的应用前景。此外,本文将修正上述两种模型在热壁函数推导上的瑕疵,指出其预测精度低的原因。在第四章,本文将使用新模型分析内燃机在不同燃烧策略下缸内传热、湍动能、当量比、热壁函数的分布,分析低温燃烧技术具有良好经济性的原因。
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