1. 研究目的与意义（文献综述）

鲁道夫·狄塞尔于1892年发明柴油机以来，柴油机便发展迅速，在国民经济和国防的各个领域都占据重要的地位。但是，如今能源问题却日趋严峻。因此，人们对于内燃机性能的要求将会更加苛刻，柴油机也不例外。增加柴油机的效率、改善柴油机的性能以及减少有害气体的排放等这几个问题越来越受到人们的关注。

在柴油机燃烧过程中，其动力性、经济性和排放性受燃烧组织的影响很大^【1】。为了得到良好的燃烧组织和合理的气流，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^【2】。通过设计不同形状的燃烧室，对于柴油机的缸内气流运动与燃烧也有不同的影响。杨帅^【3】等利用发动机三维模拟以及建模软件，建立发动机燃烧室三维模型及压缩和作功阶段的数值模型，从而通过设计的不同形状的燃烧室得出相应的结论。王飞虎^【4】，黄康^【5】，焦运景^【6】，李树宇^【7】，何鹏^【8】等使用fire软件对燃烧室及燃烧过程进行了数值模拟，得到不同的喉口直径、缩口直径以及不同形状的燃烧室均会对燃烧过程中的气体排放物、气流强度、放热率、温度及压力变化产生不同的影响，通过对比分析，便可选择出最为合适的燃烧室。白金龙、罗马吉^【9】等使用fire软件对柴油机缸内气流运动进行了模拟研究，研究表明，挤流区的气体由于被挤压在缩口处附近形成挤气涡流, 该挤气涡流中心与喷油落点基本重合, 有利于燃油的雾化。同时燃油在气流速度达到峰值时进行喷射效果最好，最有利于混合器的形成。在进行气流运动的研究中，有凸起的平台可以加强气流的运动。同时由于凸台形状的不同，对于气流运动有着不同的影响，对于soot、nox、hc与co的排放的影响也各不相同^【10】。何旭^【11-12】，赵昌普^【13】等使用cfd数值模拟软件star-cd对不同形状燃烧室内的燃油雾化、燃烧、气流运动进行了三维数值模拟。计算得出缩口燃烧室具有较大的挤流强度，较长的涡流持续期，涡流的分布较合理，有利于混合气的形成，可加速扩散燃烧；直口燃烧室性能相对较弱；敞口燃烧室性能最弱。燃烧室的收口程度和底部凸台的形状是影响挤流的两个重要因素。当燃烧室喉口直径相同时，增加燃烧室凹坑深度有利于实现快速燃烧。对于双燃料发动机燃烧室几何形状的影响，v.s. yaliwal^【14】，李慧^【15】等对其进行了相应的研究，分别研究了honge甲酯/柴油混合、天然气/柴油混合的双燃料气体柴油机受燃烧室几何形状的影响。gyeung ho choi^【16】等利用计算流体力学(cfd)技术对涡流室式柴油机进行了数值模拟。揭示了涡流室通道的几何形状对涡流室式柴油机燃烧特性的影响，这取决于射流通道的形状、角度和面积。湍流动能是由压力、热释放、nox浓度和碳烟浓度的复合作用产生的。amin yousefi^【17】等研究了均质压燃发动机有无预燃室的燃烧特性与排放特性。

本次研究是针对于柴油机燃烧室不同的几何形状，通过使用fire或者star-cd模拟软件，建立仿真模型，对燃烧室中的燃烧、气流运动进行数值模拟，进一步分析燃烧室几何形状对柴油机缸内气流运动与燃烧的影响。

2. 研究的基本内容与方案

（1）基本内容：燃烧室的形状和几何参数、缸内的空气涡流运动及燃油喷射与雾化过程是决定直接喷射燃烧过程的三个主要因素,其中燃烧室形状对涡流强度和燃油喷雾均有重要影响,所以它在燃烧系统中处于最关键的地位。本毕业设计针对不同的柴油机燃烧室形状，采用发动机cfd多维数值模拟计算软件对不同燃烧室形状的单缸柴油机的缸内气体流动、发动机性能和燃烧过程进行模拟计算。

（2）目标：本毕业设计的主要目的是了解和初步掌握cfd模拟软件，并得到单缸柴油机燃烧室形状对其缸内流动和燃烧过程的影响。

（3）技术方案及措施：本次毕业设计采用avl fire软件对燃烧室几何形状进行数值模拟，分析出该柴油机燃烧热效率变化、气流强度变化、温度压力变化，以及排放物的变化，从而得到最优燃烧室形状。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 王锡斌，马志豪，蒋德明.燃烧室几何形状对缸内气体流动和发动机性能的影响[j].内燃机工程，2002，23（2）：6-11.

[2] 段树林，武占华，王迎新.燃烧室几何形状对柴油机缸内气体流动和性能的影响[j]. 大连海事大学学报，2003，29：95-99.

[3] 杨帅，楼宏伟，周毅等.燃烧室几何形状对柴油机排放特性影响的数值分析[j]. 实验室研究与探索，2016，35（5）：32-34.