船用低速機功率大、經(jīng)濟性好、工作穩(wěn)定,成為大型遠洋船舶主選的原動機。與傳統(tǒng)四沖程柴油機的進排氣閥換氣方式不同,船用低速機采用掃氣方式。例如,超長沖程低速機7G80ME-C作為大型船舶的主機,輸出功率高,沖程達到了3.72m,增加了換氣過程中缸內(nèi)氣體運動的行程,同時增加了換氣過程的不穩(wěn)定性。復(fù)雜的氣體運動會影響換氣過程的效果,進而影響低速機的燃燒過程和整機性能。現(xiàn)階段缺乏對超長沖程低速機的換氣過程理論和試驗研究,開展船用超長沖程低速機換氣過程的研究具有重要意義。本文主要基于智能船舶1.0研發(fā)專項,應(yīng)用了直觀性更強的CFD（計算流體力學(xué)）軟件進行換氣過程的三維仿真研究,研究了整個換氣過程缸內(nèi)的流動情況。通過計算發(fā)現(xiàn),在換氣過程中,氣缸中心部位的廢氣殘留會對換氣過程造成較大影響。通過改變掃氣口的數(shù)目和結(jié)構(gòu)尺寸等建立了不同模型并進行計算,同時改變了主機的轉(zhuǎn)速研究設(shè)計工況和非設(shè)計工況下的換氣過程。通過對計算得到的三維結(jié)果和試驗結(jié)果進行綜合分析,總結(jié)了不同因素對于換氣過程的影響規(guī)律。通過研究發(fā)現(xiàn),超長沖程低速機的轉(zhuǎn)速對換氣過程影響明顯,當轉(zhuǎn)速增加時,掃氣效率會降低。掃氣口結(jié)構(gòu)參數(shù)對換氣過程也有明顯... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

船舶柴油機掃氣口結(jié)構(gòu)

第 2 章 船用低速機工作過程理論與建模船用低速機的一個工作循環(huán)由換氣過程和燃燒過程共同組成。其中換氣過程是燃燒做功的準備階段，低速機只有完成了換氣過程形成可燃混合氣，才能進行燃燒做功，而燃燒做功的廢氣又會通過換氣過程排出。所以作為船用低速機的基本工作過程，換氣過程與燃燒過程互相影響，共同決定了船用低速機的工作狀況。本文著重對超長沖程低速機的換氣過程進行研究。Equation Chapter (Next) Section 2本文應(yīng)用 CFD 軟件進行船用低速機三維仿真分析，主要目的在于完成流體計算問題。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動機的仿真理論不斷完善，已經(jīng)可以建立與實際機型工作狀態(tài)相近的柴油機模型。在流體計算中，需要遵循質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律、以及動量守恒定律等，在計算燃燒的過程時，還要涉及到組分守恒方程和湍流方程等。因此在進行流體計算的過程中，首先要選擇適當?shù)奈锢碓�，針對這些原理匹配合適的流體計算模型，從中總結(jié)出應(yīng)用于計算的方程，以便模擬出內(nèi)燃機工作過程中不同階段的工作效果[69]。

z x y z z y z 方程中 q 表示單位質(zhì)量體積熱的增長率，K 為熱傳導(dǎo)率，T 為當?shù)販囟�，e 為分位質(zhì)量隨機運動的內(nèi)能。.2 工作過程基本模型.2.1 湍流模型湍流作為自然界中普遍存在的流動形式，是一種流速很高情況下的不規(guī)則運動形被稱為亂流、擾流或者紊流。湍流在物理結(jié)構(gòu)上是由尺寸不同的渦流通過疊加后形流動，主要包括大尺度渦和小尺度渦。主要特點為：一是具有較高的雷諾數(shù)，在 2上。二是流動隨機性強，壓力與速度等物理量在時間上和空間上都具有隨機的脈速機缸內(nèi)運動除了湍流外，還存在渦流和擠流，在柴油機工作過程中會對壓縮終點缸內(nèi)運動情況造成不同影響[70]。柴油機缸內(nèi)氣體的湍流運動，對缸內(nèi)工質(zhì)的混合燃燒起到了重要影響，并且可以各種物理化學(xué)反應(yīng)的發(fā)展和空間分布，所以對湍流運動進行準確的模擬非常重要。

【參考文獻】：
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本文編號：3426774