题目：小缸径柴油机燃烧室内喷雾碰壁过程的研究

随着环保意识的不断增强，对柴油机混合气形成和燃烧过程的研究将会越来越深入，特别是在今后柴油机的开发过程中紧凑性和小型化的趋势，以及高压喷射系统的不断运用，都将使燃烧室中的喷雾碰壁现象变得越来越不可避免。早期的燃烧室设计的理念是趋向于尽量避免碰壁情况的发生，而如今在小型柴油机和GDI发动机中，已经不可避免的出现喷雾着壁现象，所以我们只能选择如何利用碰壁混合的特性来促进燃烧，并开发出与之相匹配的燃烧室，本文就是在这样的一个指导原则下所进行的课题研究。根据目前国内外研究喷雾碰壁的方法，首先运用先进的模拟技术，考察在定容腔内，模拟柴油机缸内高温高压环境，对柴油机中喷雾垂直碰壁过程进行数值模拟研究， 重点考察了碰壁后燃油在壁面的运动、蒸发过程和射流漩涡的发展形态，以及近壁面区域浓度和速度场的分布情况，同时也包括近壁区的轴向速度变化规律，并将数值计算结果与实验进行了对比，分析计算误差范围和产生原因。其次根据柴油机燃烧室设计原理，分别设计了具有相同压缩比的五种燃烧室型线，进行静网格曲面碰壁和动网格喷雾碰壁的研究，并根据混合气形成以及燃烧室不同几何形状对壁面射流的影响进行了三个方面的考察，包括中央凸台高度、挤流唇形状和凹坑斜率。研究其对喷雾碰壁过程的影响进行了详细的分析。最后，根据数值模拟的结果，挑选出三种相对比较合适的燃烧室，建立实体模型，并进行装机实验，考察这几种燃烧室在三种负荷(10%，50%，75%)和两种转速(最大扭矩转速，额定功率转速)工况下的尾气排放情况。根据数值计算和实验结果对比，经过研究得出了一些比较清晰的观点：1) 圆滑的挤流唇设计将在碰壁点到达挤流唇时使燃油动量损失减少，进入挤流区的燃油量增多，导致HC排放增加。2)中央凸台的设计可以有效的抑制柴油机预混合燃烧，减低NOX排放，并在凹坑中具有较好的涡流保持性，促进火焰传播和燃烧效率。3)实验与数值模拟证明带有较高中央凸台和锐角挤流唇设计的E型燃烧室在高速工况中小负荷时，能降低排放和噪声的同时还能兼顾燃油经济性，表现出了一定的优越性。