內燃機的應用為人類生產生活帶來巨大便利,但同時也導致石油資源的緊缺和環(huán)境污染等問題,尋找清潔的替代燃料成為緩解這些問題的重要途徑,因此天然氣在內燃機中的清潔高效利用日益受到關注。天然氣具有價格低廉、排放污染低以及儲存量大等優(yōu)點,同時存在著火溫度高、火焰?zhèn)鞑ニ俾事热秉c,導致稀燃點火困難、易發(fā)生爆震等問題。為解決這些問題,在大缸徑的天然氣發(fā)動機上采用預燃室式分層稀薄燃燒方式,在預燃室內形成當量比約為1.0的混合氣,燃燒產生湍流火焰射流,點燃主燃燒室內的稀薄混合氣,可以提高點火可靠性并加速火焰?zhèn)鞑ニ俾?還可實現(xiàn)超低的NO_x排放,滿足嚴格的非道路及船舶發(fā)動機NO_x排放標準。此外,在天然氣中摻氫也是提高火焰?zhèn)鞑ニ俾实闹匾椒?同時還可以降低著火溫度和擴寬稀燃極限。因此,在大功率天然氣發(fā)動機中,結合預燃室式分層稀薄燃燒與摻氫這兩種技術手段,有望進一步改善發(fā)動機性能。本文以6ACD320G預燃室式天然氣發(fā)動機為研究對象,采用計算流體動力學和化學反應動力學耦合的數(shù)值模擬方法計算發(fā)動機燃燒過程,對預燃室的幾何結構進行優(yōu)化,然后基于優(yōu)化的預燃室結構,研究摻氫比... 

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 天然氣和氫氣的理化性質
    1.3 天然氣摻氫發(fā)動機的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國內研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.4 發(fā)動機預燃室燃燒系統(tǒng)
    1.5 本文研究內容
第二章 發(fā)動機計算模型建立及驗證
    2.1 研究對象
    2.2 數(shù)值模型的建立
        2.2.1 數(shù)值模型
        2.2.2 幾何模型和網格劃分
        2.2.3 邊界條件和初始條件
    2.3 計算模型的驗證
    2.4 本章小節(jié)
第三章 基于響應面法的預燃室結構參數(shù)優(yōu)化設計研究
    3.1 響應面法的基本思想
    3.2 響應面法的構建與全局尋優(yōu)
        3.2.1 預燃室結構的響應面法計算方案和仿真結果
        3.2.2 預燃室結構參數(shù)響應面函數(shù)的構建
        3.2.3 響應面函數(shù)的顯著性檢驗和降維分析
        3.2.4 基于響應面法的預燃室結構參數(shù)全局尋優(yōu)
    3.3 預燃室結構參數(shù)的影響
        3.3.1 預燃室體積比的影響
        3.3.2 預燃室噴孔夾角的影響
        3.3.3 預燃室噴孔孔徑的影響
    3.4 本章小節(jié)
第四章 天然氣摻氫對射流點火發(fā)動機燃燒和排放特性的影響
    4.1 天然氣摻氫對預燃室內燃燒及流動特性的影響
        4.1.1 摻氫對預燃室內燃燒特性的影響
        4.1.2 摻氫對預燃室內流動特性的影響
    4.2 天然氣摻氫對主燃室內燃燒及流動特性的影響
        4.2.1 天然氣摻氫對主燃室內燃燒特性的影響
        4.2.2 天然氣摻氫對主燃室內流動特性的影響
        4.2.3 天然氣摻氫對主燃室內自由基生成的影響
    4.3 天然氣摻氫對發(fā)動機性能和排放的影響
        4.3.1 天然氣摻氫對性能的影響
        4.3.2 天然氣摻氫對排放特性的影響
    4.4 本章小節(jié)
第五章 天然氣摻氫射流點火發(fā)動機稀薄燃燒特性的研究
    5.1 過量空氣系數(shù)的影響
        5.1.1 過量空氣系數(shù)對燃燒特性的影響
        5.1.2 過量空氣系數(shù)對性能的影響
        5.1.3 過量空氣系數(shù)對排放特性的影響
    5.2 點火正時的影響
        5.2.1 點火正時對燃燒特性的影響
        5.2.2 點火正時對性能的影響
        5.2.3 點火正時對排放特性的影響
    5.3 本章小節(jié)
第六章 全文總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在學期間發(fā)表的學術論文及其科研成果



本文編號：3665447