發(fā)布時(shí)間：2017-08-17 18:28

  本文關(guān)鍵詞：預(yù)燃室式分層稀燃?xì)怏w發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和排放特性研究

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【摘要】：天然氣以其儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉和排放污染低等特點(diǎn)發(fā)展成為一種具有廣泛前景的代用燃料。大力發(fā)展天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)可以替代部分柴油機(jī)和汽油機(jī),并減少對(duì)環(huán)境的污染。通常氣體發(fā)動(dòng)機(jī)采用稀薄燃燒技術(shù)即可達(dá)到當(dāng)前排放法規(guī)的要求,且不需要增加后處理裝置。但是為了解決稀薄燃燒狀況下氣體發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定和循環(huán)變動(dòng)大等問(wèn)題,需要采用點(diǎn)火增益方法來(lái)替代常規(guī)的火花塞。本文采用了預(yù)燃室燃燒系統(tǒng),在預(yù)燃室中,通過(guò)加濃噴射形成濃稀混合氣分層著火,從而增強(qiáng)了點(diǎn)火增益能量,增大了缸內(nèi)湍流強(qiáng)度,加速了火焰的傳播速度,提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。本文運(yùn)用CONVERGE軟件對(duì)預(yù)燃室燃燒系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。分別分析了預(yù)燃室結(jié)構(gòu)參數(shù)(通道數(shù)目、β值、通道夾角)、主燃燒室的結(jié)構(gòu)參數(shù)及運(yùn)行參數(shù)(點(diǎn)火提前角、加濃噴射策略)對(duì)預(yù)燃室混合氣形成及發(fā)展過(guò)程的影響,研究了各參數(shù)下預(yù)燃室燃燒系統(tǒng)的燃燒及排放的特性。著重揭示各參數(shù)下預(yù)燃室混合氣形成過(guò)程、燃燒過(guò)程和排放生成的規(guī)律。全文研究工作主要包括:(1)通過(guò)比較不同預(yù)燃室方案下燃燒系統(tǒng)的燃燒性能,優(yōu)選4通道、β值0.35、通道夾角140°方案,該方案下預(yù)燃室內(nèi)混合氣分布均勻,能實(shí)現(xiàn)天然氣的穩(wěn)定及快速燃燒。(2)通過(guò)研究不同點(diǎn)火提前角方案下燃燒系統(tǒng)的燃燒性能,發(fā)現(xiàn)采用點(diǎn)火提前角為18°時(shí),可以兼顧指示功率、燃料消耗率及NOx排放。此刻,相較于原機(jī)而言,指示功率提高了11.4%,指示燃料消耗率降低了6.8%,NOx降低了43.5%。(3)通過(guò)研究加濃噴射定時(shí)和噴射量,發(fā)現(xiàn)加濃噴射量不宜過(guò)高,且加濃噴射定時(shí)提前時(shí)效果更佳。研究機(jī)型下,方案16的噴射策略較為適合。(4)主燃燒室結(jié)構(gòu)對(duì)預(yù)燃室系統(tǒng)缸內(nèi)燃燒也有較大的影響,燃燒室結(jié)構(gòu)的不同改變了缸內(nèi)火焰發(fā)展進(jìn)程,敞口形燃燒室可有效提高缸內(nèi)空氣利用率,加速混合氣的燃燒,提高熱效率。
【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 預(yù)燃室 分層稀燃 燃燒特性 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK401
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 天然氣的燃料特性12-14
• 1.3 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀15
• 1.4 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)及技術(shù)應(yīng)用15-20
• 1.4.1 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)16-17
• 1.4.2 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)應(yīng)用17-20
• 1.4.2.1 稀薄燃燒17-18
• 1.4.2.2 米勒循環(huán)18-19
• 1.4.2.3 EGR19-20
• 1.5 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒數(shù)值模擬及其軟件介紹20-21
• 1.6 本課題的主要研究?jī)?nèi)容和意義21-23
• 第二章 12V190燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的一維模擬23-28
• 2.1 一維CFD計(jì)算模型的建立23-26
• 2.1.1 研究對(duì)象23
• 2.1.2 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的BOOST模型23-24
• 2.1.3 全局控制參數(shù)設(shè)置24-25
• 2.1.4 增壓器參數(shù)選取25
• 2.1.5 節(jié)氣門(mén)參數(shù)選取25
• 2.1.6 缸內(nèi)參數(shù)的設(shè)置25-26
• 2.2 模型的驗(yàn)證26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第三章 預(yù)燃室燃燒系統(tǒng)的介紹及設(shè)計(jì)28-32
• 3.1 引言28
• 3.2 預(yù)燃室系統(tǒng)的介紹28-29
• 3.3 預(yù)燃室的設(shè)計(jì)29-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第四章 三維模型的建立和驗(yàn)證及預(yù)燃室燃燒系統(tǒng)工作過(guò)程分析32-42
• 4.1 三維模型的建立與驗(yàn)證32-37
• 4.1.1 仿真分析流程32
• 4.1.2 計(jì)算網(wǎng)格32-33
• 4.1.3 湍流模型33-35
• 4.1.4 燃燒模型35
• 4.1.5 排放模型35
• 4.1.6 邊界條件35-36
• 4.1.7 計(jì)算模型驗(yàn)證36-37
• 4.2 預(yù)燃室燃燒系統(tǒng)工作過(guò)程與原機(jī)的對(duì)比分析37-41
• 4.2.1 預(yù)燃室系統(tǒng)加濃過(guò)程分析38
• 4.2.2 溫度場(chǎng)分析38-39
• 4.2.3 燃燒參數(shù)分析39-40
• 4.2.4 預(yù)燃室系統(tǒng)缸內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)的選取40-41
• 4.3 本章小結(jié)41-42
• 第五章 預(yù)燃室結(jié)構(gòu)方案的對(duì)比優(yōu)化42-59
• 5.1 預(yù)燃室通道數(shù)目對(duì)燃燒系統(tǒng)的影響42-47
• 5.1.1 預(yù)燃室通道數(shù)目對(duì)預(yù)燃室濃度場(chǎng)的影響42-43
• 5.1.2 預(yù)燃室通道數(shù)目對(duì)溫度場(chǎng)的影響43-45
• 5.1.3 預(yù)燃室通道數(shù)目對(duì)湍動(dòng)能的影響45
• 5.1.4 預(yù)燃室通道數(shù)目對(duì)燃燒參數(shù)的影響45-47
• 5.2 預(yù)燃室 β 值對(duì)燃燒系統(tǒng)的影響47-51
• 5.2.1 預(yù)燃室 β 值對(duì)預(yù)燃室濃度場(chǎng)的影響47-48
• 5.2.2 預(yù)燃室 β 值對(duì)溫度場(chǎng)的影響48-49
• 5.2.3 預(yù)燃室 β 值對(duì)湍動(dòng)能的影響49-50
• 5.2.4 預(yù)燃室 β 值對(duì)燃燒參數(shù)的影響50-51
• 5.3 預(yù)燃室通道夾角對(duì)燃燒系統(tǒng)的影響51-56
• 5.3.1 預(yù)燃室通道夾角對(duì)預(yù)燃室濃度場(chǎng)的影響52-53
• 5.3.2 預(yù)燃室通道夾角對(duì)溫度場(chǎng)的影響53-54
• 5.3.3 預(yù)燃室通道夾角對(duì)NO分布的影響54-55
• 5.3.4 預(yù)燃室通道夾角對(duì)燃燒參數(shù)的影響55-56
• 5.4 點(diǎn)火提前角對(duì)燃燒參數(shù)的影響56-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 第六章 加濃噴射策略及主燃燒室結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析59-69
• 6.1 加濃噴射量對(duì)燃燒系統(tǒng)的影響59-62
• 6.1.1 加濃噴射量對(duì)預(yù)燃室濃度場(chǎng)的影響59-60
• 6.1.2 加濃噴射量對(duì)燃燒參數(shù)的影響60-62
• 6.2 加濃噴射定時(shí)對(duì)燃燒系統(tǒng)的影響62-64
• 6.2.1 加濃噴射定時(shí)對(duì)預(yù)燃室濃度場(chǎng)的影響62-63
• 6.2.2 加濃噴射定時(shí)對(duì)燃燒參數(shù)的影響63-64
• 6.3 主燃燒室結(jié)構(gòu)對(duì)燃燒系統(tǒng)的影響64-68
• 6.3.1 主燃燒室結(jié)構(gòu)對(duì)預(yù)燃室濃度場(chǎng)的影響64-65
• 6.3.2 主燃燒室結(jié)構(gòu)對(duì)溫度場(chǎng)的影響65-66
• 6.3.3 主燃燒室結(jié)構(gòu)對(duì)NO分布的影響66-67
• 6.3.4 主燃燒室結(jié)構(gòu)對(duì)燃燒參數(shù)的影響67-68
• 6.4 本章小結(jié)68-69
• 第七章 總結(jié)與展望69-72
• 7.1 論文總結(jié)69-70
• 7.2 工作展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-77
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其科研成果77
• 參加的科研項(xiàng)目77

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本文編號(hào)：690454