二甲醚(DME)是一种新型的、清洁的柴油机代用燃料,与柴油相比,其理化特性有着明显的差异。在柴油机上燃用二甲醚,可以改善排气污染和缓解石油危机。作为发动机热力过程的基础,二甲醚在缸内的喷射和雾化过程对发动机的燃烧排放有着决定性的作用。本文在阅读分析大量国内外相关文献的基础上,考虑到二甲醚的理化特性,从数值模拟的角度对二甲醚在缸内的气流运动和喷雾流场特性进行了研究。由于压燃式内燃机的燃烧和排放过程主要取决于气缸内混合气的形成,而气缸或燃烧室内的气流运动和燃料的喷雾特性,是影响柴油机混合气形成和燃烧过程的关键。因此,本文利用AVL公司的FIRE软件,在对比了二甲醚与柴油的理化特性的基础上,对二甲醚在ZS1100单缸柴油机上的应用作了一个数值模拟计算。由于原机的燃烧室(定义为Ⅰ型)和喷油器相对于气缸中心线是偏置的,为参照对比,建立了燃烧室中心线和喷油器位置皆与气缸中心线重合时候的模型(定义为Ⅱ型),用来与原燃烧室的计算结果作对比分析。计算结果表明,Ⅰ型产生的涡流运动要较Ⅱ型早,且在压缩和膨胀冲程形成的涡流运动都是左右非对称的,由于涡流运动的非对称,要想形成缸内均匀混合气就要求喷油也非对称,即上止点前右侧区域喷油多,而上止点后左侧区域喷油多,这就给喷油带来了难度。且在原机的喷油压力下,油束喷射撞壁现象严重,这不仅造成了燃油分布不均,且严重影响燃烧过程。而Ⅱ型燃烧室在喷油器也对称分布的情况下,虽然也有喷油撞壁出现,但是左右涡流运动呈对称分布,这就与喷油器的喷油油束相协调一致了,有利于形成均匀混合气。考虑到二甲醚的性质,并在模拟计算的基础上,设计了两种对称燃烧室。两种燃烧室的凹坑和喷油器中置,且保持原压缩比不变。两种燃烧室共同特点是在凹坑中间有个凸台,且都是中央对称的。二者不同之处在于坑底到中央凸坑的型线不一样,Ⅲ型为直线,Ⅳ型为两段式直线,目的主要是为了研究凸台形状不同时燃烧室内的气流特性的变化情况。考虑到二甲醚的良好雾化能力和撞壁的出现,计算时将喷油压力调小了。计算结果显示,不同凸台形成的缸内气流有所差异,各自对气流运动的导流作用稍有差别,且Ⅲ型、Ⅳ型缸内压力都升高了,缸内气流运动与油束的喷射情况配合较好,有利于油气的均匀混合。说明在组织缸内气流运动时,燃烧室内合理的气流运动分布特性与油束的配合,才能达到形成均匀混合气、有利于充分燃烧做功的目的。