能源的大量消耗和環(huán)境的嚴重污染,迫使人們加快了對新能源開發(fā)的步伐。天然氣作為一種儲量豐富、燃燒清潔的燃料,很快成為當前多個行業(yè)的主要替代能源,這也推動了天然氣發(fā)動機的快速發(fā)展。而天然氣發(fā)動機的燃燒特性決定著發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排放性,因此對其進行深入的研究是非常有必要的。本文利用由2135G柴油機開發(fā)而來的多點噴射式天然氣發(fā)動機,通過試驗和三維CFD仿真技術結合的方法,在25%負荷和75%負荷工況點下分別研究了四種不同噴氣規(guī)律對該發(fā)動機稀薄燃燒特性的影響。研究表明,對于較低負荷25%負荷工況時,適當?shù)販p小噴氣壓力和增加噴氣持續(xù)期有利于發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性的提高,四個噴氣規(guī)律中3#噴氣規(guī)律（3.8bar,13.55ms）在點火時刻時缸內(nèi)形成較大的上濃下稀的可燃混合氣分層梯度,并且其在燃燒過程中缸內(nèi)產(chǎn)生較廣的高火焰面密度區(qū)分布,燃料燃燒速率較快,燃燒持續(xù)期也最短。而較高負荷75%負荷工況時,適當?shù)卦龃髧姎鈮毫涂s短噴氣持續(xù)期能夠有利于提高燃料利用率和發(fā)動機熱效率,四個噴氣規(guī)律中7#噴氣規(guī)律（7.9bar,12.5ms）點火時刻時缸內(nèi)點火位置周圍形成更加均勻且較濃的可燃混合氣分層,減小了... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

015年初天然氣已探明儲量國家餅狀圖

哈爾濱工程大學碩士學位論文 型包括燃氣噴射電磁閥、燃氣噴管和發(fā)動機機體（包括節(jié)氣門、進氣道、進排氣閥、缸蓋和活塞等）。其中發(fā)動機機體部分（除節(jié)氣門）由于結構復雜，為得到其與原機準確一致的結構，本文利用了“反求工程”原理，即通過三維立體掃描儀對 2135G 機體的活塞頂部、缸套、缸蓋、進排氣閥及閥座和螺旋進氣道的實體（陽模）進行掃描，并獲得其表面的 3D 點云集合，然后利用三維建模軟件 CATIA 中的曲面編輯器對所得的 3D 點云集合進行處理，得到燃燒室、進排氣閥及閥座和進氣道，由于本文研究不涉及排氣沖程，因此對排氣閥做了相應的處理，得到的發(fā)動機機體模型如圖 2.1 所示。

第2章CFD模型建立及驗證19如圖2.2所示。本文采用的燃氣噴管為內(nèi)徑6mm、外徑8mm的單孔直管，其三維模型如圖2.3所示。本文研究的發(fā)動機采用改變節(jié)氣門的旋轉(zhuǎn)角度來改變發(fā)動機的空氣進氣量，根據(jù)節(jié)氣門的原理和尺寸，在CATIA中建立其三維模型如圖2.4所示。最后，根據(jù)試驗臺架的布置，發(fā)動機進氣道、燃氣噴射電磁閥、噴管等實際安裝狀況，將以上所有相關零件模型經(jīng)CATIA裝配到一起，得到用于本研究的天然氣發(fā)動機模型，如圖2.5所示，圖中為活塞處在上止點時的發(fā)動機三維模型。圖2.2燃氣噴射電磁閥三維模型圖2.3燃氣噴管三維模型圖2.4節(jié)氣門三維模型圖2.5上止點時發(fā)動機整體三維模型在數(shù)值模擬計算中，仿真模型網(wǎng)格數(shù)的多少很大程度上決定著仿真計算所花費的時間和所需的計算機資源，因此，為了避免花費不必要的計算時間，本文在保證不影響仿真結果的前提下，在燃氣噴射電磁閥針閥完全落座后，將燃氣噴射電磁閥和噴氣道去掉，噴氣系統(tǒng)只留下處在進氣歧管內(nèi)噴管部分，如圖2.6所示。在進氣閥完全關閉后，即在壓縮沖程后期和膨脹沖程中，進氣道內(nèi)流動對缸內(nèi)流場等過程沒有影響時，將進氣歧管、進氣道、燃氣噴管和節(jié)氣門去掉，只對剩下的燃燒室（如圖2.7所示）進行仿真計算。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]直噴天然氣發(fā)動機稀薄燃燒特性的仿真試驗[J]. 黃丫,林學東,李德剛,顧靜靜,侯玉晶.  吉林大學學報(工學版). 2015(03)
[2]氣道形狀對天然氣發(fā)動機缸內(nèi)氣體流動與燃燒過程影響的研究[J]. 焦運景,司鵬鵾,楊志勇,張自立,張惠明.  內(nèi)燃機工程. 2013(03)
[3]電控CNG柴油雙燃料發(fā)動機的研究與開發(fā)難題和前景[J]. 高嵩,楊梅,張亞麗,劉生榮.  中國石油和化工標準與質(zhì)量. 2012(08)
[4]火花點火天然氣發(fā)動機燃燒過程CFD研究[J]. 焦運景,張惠明,楊志勇,張自立,司鵬昆.  熱科學與技術. 2008(04)
[5]CNG發(fā)動機燃燒過程的CFD模擬計算[J]. 張惠明,沈國華.  小型內(nèi)燃機與摩托車. 2007(05)
[6]天然氣發(fā)動機的研究現(xiàn)狀[J]. 范嵐嵐,何邦全.  小型內(nèi)燃機與摩托車. 2007(01)
[7]電控多點噴射天然氣發(fā)動機的開發(fā)[J]. 竇慧莉,劉忠長,李駿,閆濤.  燃燒科學與技術. 2006(03)
[8]分隔室壓燃式天然氣發(fā)動機燃燒室結構參數(shù)對燃燒特性的影響[J]. 鄭清平,張惠明,張德福.  內(nèi)燃機學報. 2006(03)
[9]缸內(nèi)直噴式天然氣發(fā)動機的試驗研究[J]. 孫嗣炎,張振東,方祖華,郭輝,李萌.  農(nóng)業(yè)機械學報. 2005(10)
[10]天然氣發(fā)動機使用性能的分析與改善[J]. 簡林莎,邊耀璋.  長安大學學報(自然科學版). 2005(05)

博士論文
[1]燃燒邊界條件對車用重型天然氣發(fā)動機燃燒及排放的影響[D]. 余小草.吉林大學 2013
[2]高性能大功率天然氣發(fā)動機燃燒系統(tǒng)開發(fā)研究[D]. 李樹生.山東大學 2013
[3]稀燃天然氣發(fā)動機燃燒過程研究和燃燒系統(tǒng)開發(fā)[D]. 焦運景.天津大學 2009
[4]壓燃式天然氣發(fā)動機燃燒過程模擬計算和試驗研究[D]. 鄭清平.天津大學 2006

碩士論文
[1]采用內(nèi)置EGR的天然氣發(fā)動機模擬及國Ⅴ試驗研究[D]. 羅修超.西華大學 2016
[2]CNG/柴油雙燃料發(fā)動機的開發(fā)與試驗研究[D]. 張俊超.昆明理工大學 2015
[3]大缸徑天然氣發(fā)動機缸內(nèi)燃燒過程數(shù)值模擬研究[D]. 邢小偉.山東大學 2013
[4]進氣位置對重型天然氣發(fā)動機各缸均勻性的影響[D]. 葛思非.吉林大學 2013
[5]CNG/柴油雙燃料發(fā)動機進氣道優(yōu)化設計研究[D]. 王聘璽.吉林大學 2012
[6]船舶發(fā)動機天然氣應用的關鍵技術研究[D]. 馬志超.武漢理工大學 2012
[7]大馬力天然氣發(fā)動機工作過程數(shù)值模擬及分析[D]. 李春節(jié).華中科技大學 2009
[8]燃燒室形狀和噴氣規(guī)律對天然氣發(fā)動機燃燒的改善[D]. 黃晶慧.吉林大學 2007
[9]火花點火天然氣發(fā)動機燃燒過程的多維數(shù)值模擬研究[D]. 沈國華.天津大學 2007
[10]天然氣發(fā)動機均質(zhì)稀燃的數(shù)值模擬與試驗分析[D]. 汪源利.華中科技大學 2007



本文編號：3072763