[发明专利]基于柴油机燃烧相似性理论的模型机的设计方法与模型机

摘要

本发明提供了一种基于柴油机燃烧相似性理论的缩放比例模型机的设计方法，包含以下步骤：建造与原型机对应的模型机，所述模型机与原型机之间存在以下任一种或任多种关系：几何相似；边界条件相似；介质条件相同；无量纲形式的活塞速度在对应的曲轴转角下保持相等；喷油规律相同；涡流比相同；滞燃期相同；传热损失造成的影响相同。本发明还提供了一种根据上述基于柴油机燃烧相似性理论的缩放比例模型机的设计方法制成的缩放比例模型柴油机。本发明能够利用缩小比例的模型机，再现目标原型机的喷雾燃烧与排放特性并映射回原型机，从而降低大型柴油机零部件开发过程和整机优化过程的成本，同时对不同缸径柴油机产品研发的集约化有指导意义。

主权项

1.一种基于柴油机燃烧相似性理论的缩放比例模型机的设计方法，其特征在于，包含以下步骤：建造与原型机对应的模型机，所述模型机与原型机之间存在以下任一种或任多种关系：‑‑几何相似；‑‑边界条件相似；‑‑介质条件相同；‑‑无量纲形式的活塞速度在对应的曲轴转角下保持相等；‑‑喷油规律相同；‑‑涡流比相同；‑‑滞燃期相同；‑‑传热损失造成的影响相同；所述柴油机燃烧相似性理论基于以下控制方程描述柴油机扩散燃烧过程：式中：上标*表示无量纲的物理量；D^*为无量纲的微分计算符号；ρ为密度；ρ^*为无量纲密度；t为时间；t^*为无量纲时间；为无量纲的梯度计算符号；u为速度矢量；u^*为无量纲速度矢量；Re为雷诺数；p为压力，表示为缸内平均压力p(t)与局部脉动压力Δp(t,x)之和；由量纲理论以ρ₀u₀²为参考值对Δp(t,x)进行无量纲化得到无量纲的局部脉动压力Δp(t,x)^*；p^*为无量纲压力；T为温度；T^*为无量纲温度；Pr为普朗特数；γ为绝热指数；p^*(t)为压力关于时间的无量纲函数；Br为布林克曼数；H_u为燃油的低热值；c_p为缸内气体的平均比热；F₁为燃油的局部质量分数；F_i为局部质量分数；Sc为施密特数；)_c表示燃烧所引起的化学组分的变化；下标0表示物理量的参考值；T₀为参考温度；ρ₀为参考密度；x₀为参考长度；u₀为参考速度；t₀为参考时间，定义为μ_t为涡流的粘度；k_t为涡流的热导率；D_it为涡流的扩散率；为无量纲低热值；所述原型机与模型机的雷诺数Re、普朗特数Pr、布林克曼数Br、施密特数Sc以及无量纲的低热值数值相等。