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转子发动机因其结构简单紧凑、功重比高、装卸灵活等特点被较多的应用于军事领域作为军事装备的动力源。随着混合动力汽车的发展,转子发动机作为增程器的动力源也有着较为广阔的发展前景。转子发动机转速较高,其点火过程中初始火核的生成及发展的微小循环变动会造成完全不同的后期火焰传播特性与缸压特性,进而导致发动机动力性能及排放性能的循环变动。因而研究点火参数及初始着火条件对转子发动机点火过程的影响有重要意义。另外,转子发动机工作室狭长且扁平,燃烧过程中火焰向工作室后部传播困难,致使工作室后部的可燃物得不到充分的氧化,油耗及排放较高,尤其是在中高速运转条件下,这种情况会更加严重。氢气相比汽油具有着火温度低、火焰传播速度快、燃烧温度高及淬熄距离短等优点,探究不同的氢气掺混比例对中高速运转条件下的汽油转子发动机的点火、燃烧及排放性能的影响也有实用意义。再者,参照往复活塞发动机中利用EGR机内净化技术来减少燃烧过程中NOx的做法,在汽油转子发动机进气中掺入惰性气体CO2,探究不同惰性组分系数对中高速运转条件下汽油转子发动机的点火、燃烧及排放性能影响,也可以为转子发动机的运行参数提供一定的数据支撑。本文采用数值模拟手段对不同点火参数和燃料掺混条件下汽油转子发动机的燃烧和排放特性进行了模拟计算。基于Z160F汽油转子发动机的结构参数创建了物理模型,以Fluent作为研究平台结合自编C程序实现了转子发动机的三维动态模拟。根据转子发动机的运转特点,对湍流模型、点火模型以及燃烧模型进行了合理的选取,然后耦合简化的异辛烷反应机理,成功实现了汽油转子发动机工作过程的动态模拟计算。研究工作的创新点及结论如下:(1)对不同点火能量、当量比及点火提前角条件下的点火过程进行了模拟计算,用MATLAB自编程序对模拟计算的点火过程中的温度云图进行了处理,得到了不同条件下不同时刻的火核半径。初始火核的半径受点火能量的影响最大,随着点火能量的增大,火核半径生长速度增大,临界火核的半径增大,点火过程越稳定;混合气当量比较大时,即相对较浓的混合气有利于转子发动机点火过程中火核的发展,当量比为1.1时,火核半径发展相对最好;偏心轴转速、混合气当量比及点火能量相同的条件下,发动机点火提前角为35°CA BTDC时,点火过程火核半径增长最快,发动机点火最稳定。(2)探究了不同的氢气掺混比例对汽油转子发动机点火过程、燃烧性能及排放性能的影响。提出并推导了转子发动机中的有效瞬时放热率及有效累计放热量,为转子发动机燃烧过程的放热规律的分析提供了一定的思路。保持混合气化学当量比为1的条件下,随着进气中掺氢比例的增加,缸内平均湍动能增大,火核生长加快,临界火核半径增大,缸内最高压力增大并且最高压力所对应的偏心轴转角提前,燃烧等容度提高;随着混合气中掺氢率增大,缸内最高燃烧温度提高,排气中NO的质量分数提高,CO的质量分数下降。(3)探究了不同的CO2掺混比例对汽油转子发动机点火过程、燃烧性能及排放性能的影响。保持混合气化学当量比为1的条件下,随着混合气中惰性气体比例的增加,缸内平均湍动能减小,火核生长速度变慢,临界火核半径减小;缸内最高压力降低并且最高压力所对应的偏心轴转角滞后,燃烧相位整体推迟,燃烧过程后燃期加长;随着混合气中惰性气体占比增大,缸内最高燃烧温度降低,排气中NO的质量分数明显降低,CO的质量分数上升。