本文關(guān)鍵詞：船用低速二沖程柴油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：柴油機(jī)作為船舶的主要推進(jìn)動(dòng)力,被廣泛應(yīng)用的同時(shí)也受到了嚴(yán)格排放法規(guī)的限制。國(guó)際海事組織IMO將于2016年實(shí)施Tier Ⅲ排放法規(guī),這對(duì)船舶柴油機(jī)來(lái)講無(wú)疑是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。為了能快速占領(lǐng)市場(chǎng),世界知名船舶柴油機(jī)廠家紛紛研究大幅度降低NOx排放的技術(shù)路線。在環(huán)保和節(jié)能?chē)?yán)格要求的背景下,本文針對(duì)某型二沖程柴油機(jī)展開(kāi)機(jī)內(nèi)凈化數(shù)值模擬研究,為該機(jī)型的優(yōu)化提供實(shí)際參考。論文應(yīng)用BOOST和FIRE進(jìn)行柴油機(jī)工作過(guò)程的一維和三維CFD耦合模擬計(jì)算。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)建立工作過(guò)程數(shù)值模型,并通過(guò)柴油機(jī)臺(tái)架性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析對(duì)數(shù)值模型進(jìn)行校準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上,分析進(jìn)排氣流量、缸內(nèi)壓力、溫度、放熱率、NOx分布等詳細(xì)性能參數(shù),以便進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化。在進(jìn)行機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)的數(shù)值模擬中,文中設(shè)計(jì)了多種Miller循環(huán)、高壓縮比和EGR率方案。根據(jù)原機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行Miller循環(huán)技術(shù)方案,該柴油機(jī)為直流掃氣二沖程柴油機(jī),因此對(duì)其進(jìn)行了六種排氣門(mén)推遲關(guān)閉的Miller正時(shí)方案研究。結(jié)果表明：NOx排放隨排氣門(mén)關(guān)閉正時(shí)的推遲而降低,M30方案可使NOx降低45%,但是燃油消耗率基本呈上升趨勢(shì),只有M5方案的油耗與原機(jī)持平。為改善Miller循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性,配合使用雙級(jí)增壓系統(tǒng)。采用雙級(jí)增壓后,各Miller方案的燃油消耗率明顯改善,M5-2s和M10-2s方案的經(jīng)濟(jì)性均優(yōu)于原機(jī)。為了給后文的EGR優(yōu)化提供更多的基礎(chǔ)方案,在雙級(jí)增壓Miller循環(huán)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了兩組提高幾何壓縮比的計(jì)算。通過(guò)一維工作過(guò)程的掃描計(jì)算發(fā)現(xiàn),幾何壓縮比每增加0.6,燃油消耗可以降低0.7g/kWh左右；從一維模擬結(jié)果中擇優(yōu)選取油耗低于原機(jī)的方案。通過(guò)三維工作過(guò)程計(jì)算發(fā)現(xiàn),幾何壓縮比提高后NOx排放高于單獨(dú)Miller循環(huán)方案,但是爆發(fā)壓力仍低于原機(jī)額定工況的爆發(fā)壓力,滿足設(shè)計(jì)要求。為了進(jìn)一步降低NOx排放,在Miller循環(huán)與高壓縮比方案的基礎(chǔ)上同時(shí)結(jié)合高壓EGR,對(duì)多種方案進(jìn)行不同EGR率的模擬分析,從中選擇最優(yōu)的NOX-BSFC折衷關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)優(yōu)化Miller循環(huán)、高壓縮比與EGR結(jié)合方案,可以在不使用后處理技術(shù)和保持燃油經(jīng)濟(jì)性的條件下大幅降低NOx,與原機(jī)相比達(dá)到50%左右的下降幅度。
【關(guān)鍵詞】：低速柴油機(jī) Miller循環(huán) EGR NO 排放 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U664.121
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 引言9-11
• 1.2 船用低速二沖程柴油機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.3 船用柴油機(jī)排放控制技術(shù)14-20
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容20-22
• 2 模型的建立與模擬結(jié)果分析22-41
• 2.1 一維模擬22-31
• 2.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸基本方程22-23
• 2.1.2 燃燒模型和放熱模型的選取23-25
• 2.1.3 原機(jī)模型建立25-27
• 2.1.4 一維模型驗(yàn)證27-28
• 2.1.5 原機(jī)一維模擬結(jié)果分析28-31
• 2.2 三維模擬31-39
• 2.2.1 基本控制方程和模型31-33
• 2.2.2 模型選擇33-34
• 2.2.3 計(jì)算方案34-36
• 2.2.4 三維模型驗(yàn)證36
• 2.2.5 原機(jī)三維模擬結(jié)果分析36-39
• 2.3 本章小結(jié)39-41
• 3 Miller循環(huán)方案41-56
• 3.1 Miller循環(huán)簡(jiǎn)介41-42
• 3.2 Miller正時(shí)方案42-45
• 3.3 Miller循環(huán)模擬結(jié)果分析45-52
• 3.4 級(jí)增壓Miller循環(huán)52-55
• 3.5 本章小結(jié)55-56
• 4 Miller循環(huán)結(jié)合EGR方案56-65
• 4.1 Miller循環(huán)高壓縮比方案56-58
• 4.2 Miller循EGR方案模擬結(jié)果分析58-64
• 4.3 本章小結(jié)64-65
• 5 全文總結(jié)與展望65-67
• 5.1 結(jié)論65-66
• 5.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況71-72
• 致謝72-73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王筱蓉;劉辰朋;尹子峰;尹升奇;;米勒循環(huán)對(duì)船用低速柴油機(jī)性能影響的仿真研究[J];船舶工程;2014年04期

  本文關(guān)鍵詞：船用低速二沖程柴油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：323616