本文關(guān)鍵詞：大缸徑天然氣發(fā)動機缸內(nèi)燃燒過程數(shù)值模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：面對日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染與能源危機,天然氣作為汽車替代燃料具有較大的優(yōu)勢,因此,天然氣發(fā)動機的研發(fā)與研究受到越來越廣泛的關(guān)注。深入研究天然氣發(fā)動機的燃燒過程與燃燒機理對于天然氣發(fā)動機的設(shè)計具有指導(dǎo)意義,對提升整體天然氣燃燒理論具有重要理論意義。 試驗研究和數(shù)值模擬是研究天然氣發(fā)動機的兩種有效手段,而數(shù)值模擬研究時間短、成本低、改型簡便且能夠提供更多的燃燒微觀信息,故本文采用數(shù)值模擬的方法對某天然氣發(fā)動機的燃燒過程進行了深入研究分析。 本文通過將甲烷的簡化動力學(xué)反應(yīng)機理耦合到CFD軟件中,模擬了某大缸徑天然氣發(fā)動機缸內(nèi)燃燒過程,并對計算模型進行了試驗驗證,計算與試驗結(jié)果基本吻合,所選模型適合對此天然氣發(fā)動機進行模擬分析。通過對此天然氣發(fā)動機主燃燒室內(nèi)溫度場、速度場、火焰?zhèn)鞑ゼ叭紵虚g產(chǎn)物的詳細分析后得出：將主燃燒室與預(yù)燃燒室相連的八個圓管,能將從預(yù)燃室中產(chǎn)生的火焰高速射入主燃燒室中,火焰從圓管中噴射出后,沿各自方向快速向主燃燒室擴散,但由于缸內(nèi)渦流處于較低水平,導(dǎo)致少量天然氣滯后燃燒。 基于建立的簡化動力學(xué)反應(yīng)機理,本文設(shè)計了6種不同的預(yù)燃室結(jié)構(gòu),并與原機型進行了對比研究,計算結(jié)果表明：當(dāng)周向布置較多連接管時,噴出的火焰可能會產(chǎn)生相互干涉,并不利于火焰在主燃燒室里的傳播；相比周向連接管不同數(shù)量的布置,火焰?zhèn)鞑ニ俾蕦︖B接管管徑較為敏感,較大的管徑能擴大火焰?zhèn)鞑シ秶?使更多的燃料在同一時刻燃燒,較小的管徑降低火焰?zhèn)鞑シ秶?使部分燃料拖后燃燒；較適宜的火焰噴射夾角,使火焰在噴射到主燃燒室過程中受壁面影響較小且能噴射到湍動能較大區(qū)域,對火焰的傳播有利,故選取合適的連接管角度,可以有效提高火焰在主燃燒室里的傳播速度。之后,又設(shè)計了幾種不同的點火時刻及混合氣濃度的工況,并與原機型進行了對比研究,計算結(jié)果表明：適當(dāng)增大點火提前角能夠減少后燃,火焰能夠在主燃燒室里充分傳播；混合氣較稀能夠減少排放物生成量,但混合氣過稀,會導(dǎo)致主燃燒室里火焰?zhèn)鞑ニ俣容^慢,部分燃料拖后燃燒,混合氣較濃,燃料燃燒迅速,缸內(nèi)壓力急劇增大,容易發(fā)生爆震,而且會導(dǎo)致NOx排放大幅增大
【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動機 數(shù)值模擬 預(yù)燃室 化學(xué)動力學(xué) 燃燒過程
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TK431
【目錄】：

• 目錄4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 主要符號說明10-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 研究背景及意義12-14
• 1.2 火花點燃式天然氣發(fā)動機的分類14-18
• 1.2.1 按照燃料的使用情況分類14
• 1.2.2 按供氣方式分類14-15
• 1.2.3 按照空燃比范圍分類15-16
• 1.2.4 按照燃燒室形狀分類16-18
• 1.3 天然氣發(fā)動機燃燒過程模擬研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 本文主要內(nèi)容及研究方法19-21
• 第二章 缸內(nèi)多維數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)21-28
• 2.1 湍流模型21-23
• 2.1.1 基本控制方程21-22
• 2.1.2 湍流模型22-23
• 2.2 燃燒模型23-27
• 2.2.1 零維模型及準(zhǔn)維模型23-24
• 2.2.2 湍流燃燒模型24-26
• 2.2.3 化學(xué)動力學(xué)模型26-27
• 2.3 排放模型27-28
• 第三章 計算模型的建立和試驗驗證28-43
• 3.1 缸內(nèi)工作過程的數(shù)值計算28-30
• 3.1.1 計算對象28-29
• 3.1.2 網(wǎng)格劃分29
• 3.1.3 初始條件及邊界條件29-30
• 3.1.4 子模型的選取30
• 3.2 模型可行性驗證30-31
• 3.3 計算結(jié)果與分析31-43
• 3.3.1 主燃燒室燃燒過程分析31-39
• 3.3.2 預(yù)燃燒室流動及燃燒過程分析39-43
• 第四章 點燃式天然氣發(fā)動機燃燒過程模擬計算43-62
• 4.1 不同預(yù)燃室結(jié)構(gòu)對燃燒過程的影響43-56
• 4.1.1 不同連接管數(shù)量對燃燒過程的影響43-48
• 4.1.2 不同連接管直徑對燃燒過程的影響48-52
• 4.1.3 不同連接管分布角度對燃燒過程的影響52-56
• 4.2 不同點火提前角對燃燒過程的影響56-59
• 4.3 不同混合氣濃度對燃燒過程的影響59-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 結(jié)論62-63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻64-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文69-70
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表70

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：大缸徑天然氣發(fā)動機缸內(nèi)燃燒過程數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：432607