本文關(guān)鍵詞：船用混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：天然氣和氫氣是清潔燃料,且天然氣價(jià)格便宜、儲(chǔ)量豐富,如果把天然氣和氫氣作為船用柴油機(jī)的燃料,一方面可以解決能源短缺問(wèn)題,另一方面污染物的排放也會(huì)降低。本文基于AVL FIRE軟件,以C4190Zlc-2型船用柴油機(jī)為模型基礎(chǔ),通過(guò)進(jìn)氣加氫(氫氣占空氣體積的80%)和缸內(nèi)直噴天然氣,從天然氣的噴射質(zhì)量比、噴射時(shí)刻和噴射夾角三方面研究了混合燃料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的影響。主要研究工作如下:(1)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模型建立及網(wǎng)格劃分。在原C4190Zlc-2型船用柴油機(jī)模型基礎(chǔ)上,加設(shè)8個(gè)天然氣噴孔,并由Pro/E軟件建立燃燒室模型。應(yīng)用AVL FIRE軟件劃分燃燒室網(wǎng)格,分別選用k-?雙方程模型、KHRT模型、多組分蒸發(fā)模型、O-Rourke模型、Walljet1模型、修正Shell模型、EBU渦團(tuán)破碎模型、Extended Zeldovich模型和Kinetic模型分別作為缸內(nèi)流動(dòng)湍流模型、液滴破碎模型、液滴蒸發(fā)模型、液滴相互碰撞模型、液滴碰壁模型、著火模型、燃燒模型、NO生成模型和SOOT生成模型。通過(guò)模擬柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析對(duì)比,驗(yàn)證了模型的正確性。(2)混合燃料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒性能與排放性能的影響。純柴油時(shí)缸內(nèi)最高壓力最大,柴油中加入天然氣后,缸內(nèi)最高壓力降低,當(dāng)在雙燃料中加入氫氣后,缸內(nèi)壓力比雙燃料時(shí)有所降低。純柴油時(shí)缸內(nèi)溫度最高,柴油天然氣雙燃料時(shí)溫度降低,加入氫氣時(shí)溫度比雙燃料高但是低于純柴油時(shí)燃燒。純柴油燃燒時(shí)NO排放明顯比雙燃料和雙燃料加氫時(shí)多,雙燃料混合燃燒時(shí)SOOT生成量有所降低。(3)天然氣添加比例對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能與排放的影響。柴油噴油持續(xù)期701.4CA-710.2CA,噴射夾角160°;天然氣的噴氣持續(xù)期710.2CA-730.8CA,噴射夾角45°。天然氣混合質(zhì)量比由70%~90%時(shí),缸內(nèi)最高溫度變化由2142K~2034K;缸內(nèi)最高壓力變化由10.18MPa~9.98MPa。隨著天然氣噴射量的增加,缸內(nèi)溫度的峰值有所降低,缸內(nèi)最高壓力降低,NO的生成量降低,SOOT生成量增加,發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能有所下降,排放性能有所提高。(4)天然氣噴射時(shí)刻對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能與排放的影響。柴油、天然氣的噴射夾角分別為160°、45°,天然氣噴射時(shí)刻由710.2CA~720.2CA時(shí),缸內(nèi)最高溫度變化由2018K~1688K;缸內(nèi)最高壓力由10.6MPa~9.8MPa。天然氣噴射時(shí)刻越靠后,缸內(nèi)最高溫度越低,缸內(nèi)壓力峰值降低,缸內(nèi)NO的生成量越少,SOOT生成量會(huì)增加,隨著天然氣噴射時(shí)刻的推遲,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能降低,排放性能改善。(5)天然氣噴射夾角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能與排放的影響。天然氣的噴射質(zhì)量比為90%,天然氣的噴射時(shí)刻為710.2CA曲軸轉(zhuǎn)角。當(dāng)天然氣噴射夾角分別為45°、75°、30°時(shí),缸內(nèi)最高溫度分別為2122K、1915K、1673K;缸內(nèi)最高壓力分別為10.6MPa、10.2MPa、9.9MPa。天然氣噴射夾角為45°時(shí),NO的生成量最多,SOOT生成量最少;天然氣噴射夾角為30°時(shí),SOOT生成量最多;天然氣噴射夾角為45°時(shí),動(dòng)力性能及排放性能最好。
【關(guān)鍵詞】：柴油 天然氣 氫氣 缸內(nèi)燃燒 FIRE模擬
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U664.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 主要符號(hào)表11-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意義13
• 1.2 研究現(xiàn)狀分析13-16
• 1.2.1 柴油-天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)13-14
• 1.2.2 柴油-氫氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)14-15
• 1.2.3 天然氣-氫氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)15-16
• 1.2.4 柴油-天然氣-氫氣三燃料發(fā)動(dòng)機(jī)16
• 1.3 本文的主要工作16-18
• 第2章 不同燃料混合燃燒對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒性能影響18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)18-19
• 2.3 燃燒室?guī)缀文Ｐ徒⒓熬W(wǎng)格生成19-20
• 2.3.1 燃燒室?guī)缀文Ｐ?/span>19
• 2.3.2 網(wǎng)格劃分19-20
• 2.4 控制方程與數(shù)學(xué)模型20-28
• 2.4.1 基本控制方程20-22
• 2.4.2 缸內(nèi)湍流模型22-23
• 2.4.3 缸內(nèi)噴射及霧化模型23-26
• 2.4.4 缸內(nèi)燃燒模型26-27
• 2.4.5 排放物生成模型27-28
• 2.5 初始條件和邊界條件的設(shè)置28-30
• 2.5.1 初始條件28-29
• 2.5.2 邊界條件29
• 2.5.3 模型驗(yàn)證29-30
• 2.6 不同燃料混合燃燒性能對(duì)比30-33
• 2.6.1 缸內(nèi)平均壓力、溫度的影響30-32
• 2.6.2 排放物的影響32-33
• 2.7 小結(jié)33-34
• 第3章 混合燃料混合比例對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能的影響34-40
• 3.1 引言34
• 3.2 模擬方案34-35
• 3.3 缸內(nèi)平均壓力變化35-36
• 3.4 缸內(nèi)平均溫度變化36-37
• 3.5 NO排放影響37-38
• 3.6 SOOT排放影響38-39
• 3.7 小結(jié)39-40
• 第4章 天然氣噴射時(shí)刻對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)的影響40-46
• 4.1 引言40
• 4.2 模擬方案40
• 4.3 缸內(nèi)平均壓力變化40-42
• 4.4 缸內(nèi)平均溫度變化42-43
• 4.5 NO排放影響43-44
• 4.6 SOOT排放影響44-45
• 4.7 小結(jié)45-46
• 第5章 天然氣噴射夾角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響46-52
• 5.1 引言46
• 5.2 模擬方案46-47
• 5.3 缸內(nèi)平均壓力變化47-48
• 5.4 缸內(nèi)平均溫度變化48-50
• 5.5 NO、SOOT生成影響50-51
• 5.6 小結(jié)51-52
• 第6章 總結(jié)和展望52-54
• 6.1 總結(jié)52-53
• 6.2 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 在學(xué)校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文58

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：299385