本文關(guān)鍵詞：焦?fàn)t氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程數(shù)值模擬及性能優(yōu)化研究

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【摘要】：焦?fàn)t氣是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品,我國是世界第一大產(chǎn)煤國,每年產(chǎn)生大量的焦?fàn)t氣,但其利用率極低,“直排大氣”或“點(diǎn)天燈”燃燒的方式更是造成極大的資源浪費(fèi)和大氣污染。焦?fàn)t氣的主要組分為氫氣和甲烷,理論上可作為內(nèi)燃機(jī)的清潔代用燃料,但較多的雜質(zhì)和成分的不穩(wěn)定阻礙了其在內(nèi)燃機(jī),特別是在車用內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用。本文的研究是貴州省重大科技專項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目“焦?fàn)t氣汽車關(guān)鍵技術(shù)研究與示范應(yīng)用”的一部分,通過對焦?fàn)t氣在車用內(nèi)燃機(jī)上的燃燒過程進(jìn)行仿真模擬,為焦?fàn)t氣在內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用提供理論支撐。 焦?fàn)t氣含有多種燃燒特性不同的組分,傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)三維仿真軟件提供的燃燒模型不適用于其缸內(nèi)燃燒過程。本文在深入分析焦?fàn)t氣各組分燃燒過程詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理的基礎(chǔ)上,采用敏感性分析的方法,獲得了焦?fàn)t氣在內(nèi)燃機(jī)中燃燒簡化機(jī)理的骨架組分和反應(yīng)；經(jīng)過對比簡化機(jī)理和詳細(xì)機(jī)理的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣燃皽计趦?yōu)化了簡化機(jī)理的各項(xiàng)參數(shù)；通過與詳細(xì)機(jī)理的仿真結(jié)果對比,驗(yàn)證了本文簡化機(jī)理的模擬精度；采用GT-Power和AVL FIRE軟件分別構(gòu)建了焦?fàn)t氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的一維及三維數(shù)學(xué)模型,并在三維模型中耦合了簡化的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證了本文所搭建數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。 最后,利用本文搭建的數(shù)學(xué)模型,對焦?fàn)t氣在內(nèi)燃機(jī)中的工作過程及燃燒特性進(jìn)行了仿真模擬,并對壓縮比和點(diǎn)火能量對發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的影響進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明,內(nèi)燃機(jī)燃用焦?fàn)t氣會(huì)造成動(dòng)力性下降,但可以通過適當(dāng)增大壓縮比和點(diǎn)火能量的方法加以改善。
【關(guān)鍵詞】：焦?fàn)t氣 數(shù)值模擬計(jì)算 簡化機(jī)理 壓縮比 點(diǎn)火能量
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK401
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 插圖目錄9-11
• 表格目錄11-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 引言12-15
• 1.2 氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程模擬研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理簡化的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排18-20
• 第2章 焦?fàn)t氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒化學(xué)反應(yīng)機(jī)理簡化20-35
• 2.1 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)機(jī)理的研究20-21
• 2.2 詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的簡化方法21-24
• 2.2.1 敏感性分析法21-22
• 2.2.2 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)近似法22-23
• 2.2.3 計(jì)算奇異攝動(dòng)法23-24
• 2.3 GRI-Mech3.0的簡化及驗(yàn)證24-34
• 2.3.1 CHEMKIN軟件介紹24-25
• 2.3.2 詳細(xì)機(jī)理簡化過程25-31
• 2.3.3 簡化機(jī)理的驗(yàn)證31-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程數(shù)學(xué)模型的建立35-50
• 3.1 幾何模型和計(jì)算網(wǎng)格的建立35-38
• 3.1.1 幾何模型的建立35-36
• 3.1.2 計(jì)算網(wǎng)格的建立36-38
• 3.2 模型及算法的選取38-41
• 3.2.1 基本控制方程38-39
• 3.2.2 湍流模型的選取39-40
• 3.2.3 算法的選擇40-41
• 3.3 化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型的耦合41-43
• 3.4 初邊值條件的確定43-44
• 3.4.1 邊界條件定義43-44
• 3.4.2 初始條件定義44
• 3.5 模型試驗(yàn)驗(yàn)證44-48
• 3.5.1 試驗(yàn)測試設(shè)備45-46
• 3.5.2 計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對比46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-50
• 第4章 焦?fàn)t氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程數(shù)值模擬計(jì)算及分析50-71
• 4.1 焦?fàn)t氣發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油及天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)對比50-54
• 4.1.1 點(diǎn)火提前角對不同燃料動(dòng)力性的影響50-51
• 4.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對不同燃料動(dòng)力性的影響51-53
• 4.1.3 焦?fàn)t氣與天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程對比53-54
• 4.2 壓縮比對焦?fàn)t氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的影響54-60
• 4.2.1 壓縮比對焦?fàn)t氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的影響54-55
• 4.2.2 壓縮比對焦?fàn)t氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的影響55-57
• 4.2.3 壓縮比對缸內(nèi)流場的影響57-60
• 4.3 點(diǎn)火能量對焦?fàn)t氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的影響60-69
• 4.3.1 點(diǎn)火能量對焦?fàn)t氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的影響60-62
• 4.3.2 點(diǎn)火能量對焦?fàn)t氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的影響62-64
• 4.3.3 點(diǎn)火能量對缸內(nèi)流場的影響64-69
• 4.4 本章小結(jié)69-71
• 第5章 總結(jié)與展望71-73
• 5.1 全文總結(jié)71-72
• 5.2 工作展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：664461