本文關(guān)鍵詞：混燃天然氣柴油機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真研究

  更多相關(guān)文章： 柴油-天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī) 天然氣替代率 燃油噴射參數(shù) 燃燒室 仿真

【摘要】：為緩解由船舶柴油機(jī)所造成的大氣污染,研究開(kāi)發(fā)新能源,替代部分化石燃料,成為當(dāng)前船用發(fā)動(dòng)機(jī)的主要研究方向。天然氣燃燒產(chǎn)物清潔,是當(dāng)前柴油的主要替代燃料。本文以4190型船用中速柴油機(jī)改造的柴油-天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象,利用AVL-FIRE軟件建立雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程仿真模型,研究天然氣替代率、燃油噴射參數(shù)和燃燒室形狀對(duì)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒排放性能的影響。首先,利用AutoCAD軟件建立燃燒室二維幾何模型,導(dǎo)入AVL-FIRE軟件中,劃分計(jì)算網(wǎng)格,設(shè)置初始條件和邊界條件,并用FIRE中氣相反應(yīng)模塊將燃燒室三維模型與柴油-天然氣化學(xué)反應(yīng)機(jī)理耦合,建立雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程仿真模型。其次,在已建立的仿真模型基礎(chǔ)上,采用單參數(shù)輪換的方法分別研究天然氣替代率、燃油噴射時(shí)刻和油束夾角對(duì)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的影響。天然氣替代率選取90%、80%、70%、60%和50%,燃油噴射時(shí)刻選取700°CA、705°CA和710°CA,油束夾角選取140°、150°和160°。進(jìn)行缸內(nèi)燃燒排放性能的仿真計(jì)算,并根據(jù)二維仿真計(jì)算結(jié)果和三維計(jì)算結(jié)果,分析天然氣替代率、燃油噴射時(shí)刻和油束夾角對(duì)缸內(nèi)壓力、溫度、放熱率和天然氣、NO、CO質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化及缸內(nèi)各物理場(chǎng)的影響規(guī)律。最后,在保證壓縮比不變的條件下,設(shè)計(jì)縮口ω形和雙卷流形兩種燃燒室,通過(guò)模擬計(jì)算研究90%和70%兩種天然氣替代率下不同燃燒室形狀對(duì)缸內(nèi)速度、湍動(dòng)能影響,根據(jù)二維和三維結(jié)果分析燃燒室形狀對(duì)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放性能的影響,為進(jìn)行雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)化試驗(yàn)研究提供預(yù)測(cè)和理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：柴油-天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī) 天然氣替代率 燃油噴射參數(shù) 燃燒室 仿真
【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】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U664.121
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意義11-12
• 1.2 天然氣燃料的基本性質(zhì)12-14
• 1.2.1 天然氣的發(fā)展?fàn)顩r12
• 1.2.2 天然氣性質(zhì)12-13
• 1.2.3 天然氣的分類(lèi)13-14
• 1.2.4 天然氣作為替代燃料的優(yōu)點(diǎn)14
• 1.3 燃用天然氣的發(fā)動(dòng)機(jī)14-16
• 1.3.1 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)及特點(diǎn)14-15
• 1.3.2 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)15-16
• 1.4 國(guó)內(nèi)外雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀17
• 1.5 本文的主要內(nèi)容17-20
• 第2章 柴油-天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)仿真數(shù)學(xué)模型20-29
• 2.1 基本控制方程20-22
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程20-21
• 2.1.2 動(dòng)量守恒方程21
• 2.1.3 能量守恒方程21
• 2.1.4 組分方程21
• 2.1.5 狀態(tài)關(guān)系方程21-22
• 2.1.6 擴(kuò)散方程22
• 2.2 計(jì)算模型22-28
• 2.2.1 湍流流動(dòng)模型23
• 2.2.2 噴霧模型23-27
• 2.2.3 燃燒與排放模型27-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第3章 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型建立與驗(yàn)證29-38
• 3.1 仿真軟件簡(jiǎn)介29-30
• 3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)30
• 3.3 幾何模型的建立與計(jì)算網(wǎng)格的劃分30-32
• 3.3.1 幾何模型的建立30-31
• 3.3.2 計(jì)算網(wǎng)格的劃分31-32
• 3.4 模型求解器參數(shù)設(shè)置32-36
• 3.4.1 仿真計(jì)算模式與子模塊選取32-33
• 3.4.2 邊界條件設(shè)置33-34
• 3.4.3 初始條件設(shè)置34-35
• 3.4.4 噴霧模塊設(shè)置35-36
• 3.4.5 松弛因子和收斂標(biāo)準(zhǔn)確定36
• 3.5 模型驗(yàn)證36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 第4章 天然氣替代率和燃油噴射參數(shù)對(duì)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響38-61
• 4.1 仿真試驗(yàn)方案選擇38-39
• 4.2 天然氣替代率對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響39-50
• 4.2.1 天然氣替代率對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒排放性能的影響39-42
• 4.2.2 天然氣替代率對(duì)缸內(nèi)各物理場(chǎng)的影響42-50
• 4.3 燃油噴射時(shí)刻對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響50-56
• 4.3.1 燃油噴射時(shí)刻對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒排放性能的影響51-53
• 4.3.2 燃油噴射時(shí)刻對(duì)缸內(nèi)各物理場(chǎng)的影響53-56
• 4.4 油束夾角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響56-59
• 4.4.1 油束夾角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒排放性能的影響56-58
• 4.4.2 油束夾角對(duì)缸內(nèi)各物理場(chǎng)的影響58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-61
• 第5章 燃燒室形狀對(duì)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響分析61-76
• 5.1 模型建立及試驗(yàn)方案選擇61
• 5.2 天然氣替代率為 90%時(shí)燃燒室形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響61-68
• 5.2.1 燃燒室形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒排放性能的影響61-64
• 5.2.2 不同燃燒室形狀對(duì)缸內(nèi)各物理場(chǎng)的影響64-68
• 5.3 天然氣替代率為 70%時(shí)燃燒室形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響68-75
• 5.3.1 燃燒室形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒排放性能的影響69-71
• 5.3.2 不同燃燒室形狀對(duì)缸內(nèi)各物理場(chǎng)的影響71-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第6章 全文總結(jié)及工作展望76-78
• 6.1 全文總結(jié)76-77
• 6.2 工作展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82

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本文編號(hào)：667064