能源危机和环境污染已成为当今世界面临的两大难题,对内燃机缸内工作过程尤其是燃烧过程的研究成为当今内燃机研究的热点,其中用数值仿真的方法进行燃烧过程的模拟可以较好的全面预测内燃机的性能,代替部分发动机试验,在不受时空限制的条件下进行各种不同工况的变参数研究,指导设计开发新型燃烧系统发动机,优化原有发动机的性能参数,还能对不同燃料的动力和排放性能作出预测,具有很强的生命力和优越性。 本文引进美国Los Alamos国家实验室主持研究开发的多维燃烧模拟程序KIVA-3V,对其进行了微机化移植,在消化、吸收的基础上根据计算需要修改了输出语句,并利用专业的流场可视化处理程序使计算结果转化为直观、生动的立体和平面图形或动画文件,更具科学实用价值。 本文对经过直喷化改装后的1105柴油机进行了缸内流场及燃烧过程的数值仿真计算,得到大量缸内流场信息及平均性能曲线,并对计算结果与实验数据对比进行了分析。在此基础上,本文还通过几种不同燃烧室形状网格的对比计算,探讨了燃烧室形状对缸内流场的影响;改变了负荷、涡流比、喷油时间等工况参数,分析了它们对燃烧过程动力和排放性能的影响。 为了得到“绿色”代用燃料二甲醚(DME)燃烧过程的数值仿真结果,本文查阅了大量文献、资料,通过向KIVA-3V源程序的燃料库添加液态DME的各种物性参数,使其具有液态DME燃烧过程的计算能力。用扩展程序计算了柴油机燃用液态DME时的缸内过程,并与燃用柴油时的情况作了对比研究,得出二甲醚发动机工作柔和、排放量低的结论,为下一步的深入研究打下了基础。