【摘要】：面對能源環(huán)境問題和越來越嚴格的排放法規(guī),內燃機替代燃料的研究逐漸受到重視,天然氣被視為一種清潔廉價并且儲量豐富的能源,它作為內燃機代用燃料有非常好的前景。柴油引燃缸內直噴天然氣發(fā)動機采用雙燃料缸內直噴的燃料供給方式,在經(jīng)濟性、動力性和排放方面都有較好的表現(xiàn)。在柴油引燃缸內直噴天然氣發(fā)動機中,天然氣被先導柴油引燃然后在缸內擴散燃燒,雙燃料的噴射混合過程比較復雜,對發(fā)動機的燃燒和排放有重要影響,有待進一步研究。本文設計了一種PIV-紋影聯(lián)用雙燃料噴霧實驗系統(tǒng),包括定容彈、雙燃料噴射系統(tǒng)、紋影系統(tǒng)、PIV系統(tǒng)和控制系統(tǒng),雙燃料噴射系統(tǒng)在定容彈內實現(xiàn)了雙燃料直噴,此實驗系統(tǒng)實現(xiàn)了對雙燃料噴射混合過程的可視化研究。本文首先利用PIV技術和紋影法測試了天然氣射流,獲得了定容彈內環(huán)境氣體的速度場和天然氣射流圖像,分析了天然氣射流與環(huán)境氣體的相互作用。然后基于紋影法進一步研究了雙燃料噴霧的噴射混合特性,討論了天然氣噴射壓力和天然氣柴油噴射間隔對雙燃料噴霧的影響。研究表明:(1)在單燃料工況下,隨著天然氣噴射壓力提高,天然氣射流貫穿距增大,射流錐角減小。天然氣射流頭部沖擊周圍的空氣,湍流強度較大;天然氣射流側面中部渦量較大,有較強的卷吸作用;天然氣射流底部流速較快,產(chǎn)生低壓區(qū),將周圍空氣吸入。(2)雙燃料工況下,天然氣射流在穿過柴油噴霧時受到柴油噴霧的擾動,而且天然氣射流會攜帶部分速度較慢的柴油噴霧繼續(xù)向前發(fā)展,這導致天然氣射流整體的運動速度減小,卷吸作用減弱,造成天然氣射流貫穿距下降,錐角減小。(3)隨著噴射間隔增大,柴油噴霧與天然氣射流的相互作用減弱,當噴射間隔大于1ms時,柴油噴霧對天然氣射流貫穿距和錐角的影響很小。借助模擬計算的手段,本文使用CONVERGE軟件對定容彈內的雙燃料噴霧開展進一步的研究。通過對雙燃料噴霧濃度場、速度場等參數(shù)的討論,深入分析雙燃料噴射混合特性。研究表明:天然氣射流側面的卷吸作用對柴油與天然氣的混合過程有更大的影響。天然氣射流穿過柴油噴霧時,柴油噴霧會阻礙天然氣射流的發(fā)展,導致一部分天然氣堆積在射流頭部,改變了天然氣射流頭部的濃度分布。
【圖文】：

我國的石油對外依存度Fig1.1ExternaldependenceofoilinChina汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展使其帶來的能源和環(huán)境問題日益凸顯

歐洲、日本和美國的NOx和PM排放法規(guī)[9]
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK407.9

【參考文獻】

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6 大，

本文編號：2655459