[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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及柴油机及相似性研究领域，具体地，涉及一种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。尤其是，本发明在工程应用实践中属于柴油机及相似性研究领域的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，本领域技术人员应当能够理解到，本发明的保护主题及其对应的保护客体为相关的方法以及相关的产品，并通过相应的方法权利要求与产品权利要求进行保护，在优选例中其保护的实质即为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及其对应产品的技术方案，尤其是指一种缩放比例模型机的构建方法或者建造方法。

背景技术

优化柴油机喷雾燃烧过程是满足日益严格的排放法规、提高燃油经济性的重要措施，对节能减排、保护环境有着重要意义。然而大型柴油机的研发过程中，由于其体积大、成本高，很难直接用原型机进行大量试验来完成相应的优化设计任务，使得大型柴油机燃烧系统的开发过程耗费大量人力与财力。国际上虽有文献尝试在不同尺寸柴油机之间实现燃烧及排放的相似性，但都缺少理论论证，也没有进行模型机的设计方法的总结；国内关于采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的专利更是一片空白。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种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。

根据本发明提供的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；

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：