某柴油機燃燒室結構與噴油參數的多目標優(yōu)化及分析.pdf

1、隨著能源短缺問題、環(huán)境污染問題的日益嚴重，對于柴油機燃燒與排放性能的要求也越來越高，而燃燒室、噴油系統作為柴油機燃燒系統的重要組成部分，對柴油機燃油霧化，燃燒室內混合氣的形成起著決定性作用，合理的燃燒室結構和噴油參數設置對提高柴油機的動力性、經濟性、排放性能有著重要的作用。
　　本文通過CFD軟件平臺——FLUENT對單缸四沖程柴油機的燃燒過程進行了數值模擬分析，并對其燃燒室結構與噴油參數進行了多目標優(yōu)化，主要的研究內容如下：

2、r>　?、龠\用三維建模軟件SpaceClaim，根據柴油機相關的幾何參數建立柴油機三維簡化模型，并應用ANSYS軟件中的Design Model模塊對燃燒室模型中的縮口比、燃燒室深度、凸臺深度進行參數化，并保證改變參數得到的所有燃燒室模型擁有相同的壓縮比和燃燒室容積，這一步是為柴油機優(yōu)化部分做準備；
　?、谕瓿捎嬎隳Ｐ偷木W格化分，并運用FLUENT分別對四孔噴油嘴和六孔噴油嘴柴油機的燃燒過程進行數值模擬，并對它們的數值計算結果進行

3、詳細的對比分析，結果表明：四孔噴油嘴柴油機偏好于動力性，六孔噴油嘴柴油機偏好于排放性能；
　?、鄄捎没诳死锞↘riging）代理模型的第二代非排序遺傳算法(Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ, NSGA-Ⅱ)對六孔噴油嘴柴油機的燃燒室結構和噴油參數進行多目標優(yōu)化計算，設計變量為燃燒室縮口比、燃燒室深度、凸臺深度、噴孔夾角、噴孔直徑、噴油提前角，目標函數為最大爆發(fā)壓力、一氧化氮（N

4、O）與碳煙（Soot）排放含量，并從最優(yōu)解集中選取一組優(yōu)化模型與原模型進行數值模擬結果的詳細對比分析。
　?、苓\用數據挖掘的總變差方法和自組織映射方法，研究了本次優(yōu)化中的六個設計變量對三個目標函數的影響規(guī)律及大小，以及目標函數之間的相互關系，結果表明：較大的噴油提前角、凸臺深度和較小的噴孔夾角、燃燒室縮口比能使柴油機獲得較大的最大爆發(fā)壓力，但同時也會導致NO排放增多，而較少的Soot排放需要較大的噴油提前角、較小的噴孔直徑和燃燒室