内燃机是目前应用最广泛，热效率最高的热动力源机械，在国民经济和国防的各个领域，都占据重要的地位。柴油机占据着动力源输出功率的近 90%。当前世界货物运输方式中应用范围最为广泛的就是水路运输，它是相对于空路运输与陆路运输较为经济的运输方式。随着全球经济与贸易的迅猛发展，以及国家“海上丝绸之路”战略计划的提出，以船舶为主要运输工具的水路航运成为了公认的最具竞争力的大宗货物运输方式，同时柴油机地燃烧性能和热效率对我国国家战略的实施与推动具有重大意义。

活塞作为柴油机最重要的零件之一，工作环境恶劣，不仅承受周期往返的冲击力，同时高温对其带来的热负荷也是需要重视的。当活塞位于上止点时，活塞顶面以上汽缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室，它不仅为燃气的混合和燃烧提供了空间，而且为得到良好的燃烧组织了合理的气流，其结构与燃油系统元件的匹配效果会直接影响柴油机的性能和工作效率，所以为满足高效率高强度活塞的市场要求，燃烧室形状的优化对内燃机的发展是有相当大的促进作用。

如今，能源问题日益严峻，对内燃机的性能要求越来越苛刻，特别是在交通运输方面，随着人类愈加清楚能源形势的变化，以及柴油机在船用方面的广泛运用，使得如何提高柴油机的效率、改善柴油机的废弃排放已经越来越受到人们的关注。

燃烧室结构的优化与设计，一方面对于提高柴油机的工作效率和船舶运营的经济性有着至关重要的作用，另一方面对于国家对节能减排的呼吁与要求之下更有实际意义，不仅有利于构建环境友好型社会，同时有利于水路运输的可持续发展。基于此，在对船用柴油机燃烧室种类优缺点的了解之上，本文利用参数化建模方法，对柴油机燃烧室结果进行参数化建模。基于DOE正交试验方法，组合不同结构参数水平以获得多组燃烧室模型，并选取其中几种典型的燃烧室结构。采用AVL boost建立柴油机工作过程数值计算模型，了解各物理模型（喷油模型、破碎模型、雾化模型、传热模型等）对燃烧过程的影响及其参数设定对不同结构的燃烧室模型进行燃烧仿真，对比分析燃烧室结构对NOx、CO、Soot排放及油耗率的影响，提出原机燃烧室优化方案。

2.研究背景（国内外现状分析）

与发动机台架试验相比,数值模拟可以观察到一些试验手段较难获得的瞬态特性,如柴油喷雾燃烧和污染物的形成过程等，加之船机体积较大#试验成本较高，所以该类研究多采用参数化建模，通过模拟软件来进行数值分析。

过去的研究表明，缸内燃油空气混合程度的提高可以有效改善燃烧，进而提升发动机性能，并降低排放水平。柴油机缸内的空气流动可以通过多种方式进行改进，但在近些年内研究学者进行最多的工作是改进燃烧室结构。RAKO-POULOS等通过CFD方法利用准维模型研究了活塞凹坑形状对高速直喷柴油机的影响。研究发现，燃烧室结构、燃油喷射和气体流动对燃烧和排放性能起着至关重要的作用，气缸内的空气流动可以通过初始涡流以及诱导涡流的相互作用得以加强。LI等研究了改变凹坑深度对发动机性能和排放的影响，发现窄口燃烧室能产生更均匀的混合气分布，而浅坑燃烧室在低速工况下表现出良好的性能。GAFOOR等关于涡流比和燃烧室形状对柴油机性能和排放影响的数值研究表明，采用较小的燃烧室半径与外半径之比会产生较多的NO和较少的碳烟。TAGHAVIFAR等借助均匀系数(homogeneity index)模拟研究了燃烧室凹坑形状对发动机性能和排放的影响，发现适当增大凹坑直径会得到较好的发动机性能。JAFARMADAR等采用涡流数(swirlnumber)和均匀系数分析后发现较小的凹坑深度能产生更高的挤流，较大的凹坑半径能产生较强的涡流及更少的碳烟。

2. 研究的基本内容与方案

2. 研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1 基本内容及目标

（1）研究内容

1. 船用柴油机不同燃烧室结构的参数化建模；