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高密度高稀氣天然氣發(fā)動機(jī)點(diǎn)火機(jī)理研究

發(fā)布時間:2020-11-04 23:19
   面對能源危機(jī)和環(huán)境污染兩大世紀(jì)難題以及越來越嚴(yán)格的排放法規(guī),對缸內(nèi)常規(guī)燃燒技術(shù)的研究已經(jīng)不能滿足廣大研究學(xué)者的需求,國際上發(fā)動機(jī)燃燒過程的組織結(jié)構(gòu)正在發(fā)生革命性的變革,發(fā)動機(jī)燃燒技術(shù)正向高密度、高稀釋和超高壓等極端條件方向發(fā)展。本文以一臺缸內(nèi)直噴汽油機(jī)為原型建立了天然氣發(fā)動機(jī)模型,通過仿真計算分析,研究了高密度高稀氣條件下各點(diǎn)火參數(shù)對天然氣燃燒和排放的影響規(guī)律,優(yōu)化極端條件下點(diǎn)火系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定燃燒,達(dá)到高動力性、高經(jīng)濟(jì)性和低排放、低排氣溫度的目標(biāo)。首先,利用樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對燃燒模型進(jìn)行有效性驗(yàn)證;其次,研究了不同點(diǎn)火方式、雙火花塞位置、點(diǎn)火正時、點(diǎn)火能量對高密度高稀氣條件下天然氣發(fā)動機(jī)燃燒排放影響。結(jié)果表明:采用雙火花塞點(diǎn)火與單花塞點(diǎn)火相比,可以縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x,提高火焰?zhèn)鞑ニ俾?提高發(fā)動機(jī)的熱效率,但是需要配合合適的點(diǎn)火正時,以達(dá)到更好的效果。在研究雙火花塞位置的影響時發(fā)現(xiàn)當(dāng)A=2/3時,燃燒速度最快,燃燒持續(xù)期最短。雙火花塞距離過小或過大,都會降低發(fā)動機(jī)的燃燒速度,增加燃燒持續(xù)期,導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性變差,污染物排放增多。在不同的工況下,均存在最佳點(diǎn)火正時,其中當(dāng)量比為0.6時,最佳點(diǎn)火正時為695°CA,當(dāng)量比為0.55時,最佳點(diǎn)火正時為685°CA,研究表明通過優(yōu)化點(diǎn)火正時可以彌補(bǔ)高稀氣條件下造成的動力性不足。最后,對點(diǎn)火能量研究表明,增大點(diǎn)火能量可以促進(jìn)火核生成,縮短火焰發(fā)展期,但點(diǎn)火能量增加到一定值后,繼續(xù)增大點(diǎn)火能量,對發(fā)動機(jī)性能的改善不大。在高密度高稀氣條件下當(dāng)量比為0.6時,最小點(diǎn)火能量為45mJ,當(dāng)量比為0.55時,最小點(diǎn)火能量為35mJ。因此通過優(yōu)化點(diǎn)火系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)在高稀氣條件下已更低的點(diǎn)火能量實(shí)現(xiàn)更高效的燃燒。
【學(xué)位單位】:合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位年份】:2018
【中圖分類】:TK431
【部分圖文】:

動網(wǎng)格,網(wǎng)格尺寸


合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文網(wǎng)格越精細(xì),計算時間越長,計算精度越高。所以在極易產(chǎn)究的部位應(yīng)減小網(wǎng)格尺寸以保證網(wǎng)格質(zhì)量,提高計算精度;模擬計算結(jié)果的地方可以適當(dāng)加大網(wǎng)格尺寸節(jié)省計算時間?鼐W(wǎng)格生成情況,檢查網(wǎng)格質(zhì)量,確保沒有負(fù)網(wǎng)格存在。果。圖 2.3 為 360oCA,540oCA,720oCA 不同曲軸轉(zhuǎn)角的動

動網(wǎng)格,曲軸轉(zhuǎn)角


10720oCA 540oCA圖 2.3 不同曲軸轉(zhuǎn)角下的動網(wǎng)格Fig 2.3 The moving mesh in different crank angle

對比圖,對比圖,數(shù)值模擬理論,點(diǎn)燃式


第二章 內(nèi)燃機(jī)數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)及仿真模型的建立機(jī)進(jìn)行燃燒過程仿真研究,并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對比校驗(yàn),缸壓對比示。對比模擬數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),兩者整體趨勢保持一致,只有少誤差在允許范圍之內(nèi)。說明所選用的模型和設(shè)置參數(shù)合理,可以點(diǎn)燃式天然氣發(fā)動機(jī)的缸內(nèi)燃燒排放過程。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號:2870755

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