發(fā)布時(shí)間：2017-09-27 20:09

  本文關(guān)鍵詞：大缸徑天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真研究

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【摘要】：在能源緊缺和環(huán)境污染嚴(yán)重的雙重壓力下,為內(nèi)燃機(jī)尋求可替代燃料,已經(jīng)成為內(nèi)燃機(jī)研究中的一個(gè)緊迫又重要的課題。天然氣憑借儲(chǔ)量豐富、燃燒產(chǎn)物清潔等特性使其在內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用越來(lái)越多,本文針對(duì)某發(fā)動(dòng)機(jī)改燃天然氣后存在著動(dòng)力性不足,經(jīng)濟(jì)性差的問(wèn)題,利用試驗(yàn)和仿真計(jì)算,研究燃燒室結(jié)構(gòu)對(duì)大缸徑天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響,旨在改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。(1)為研究壓縮比的改變對(duì)大缸徑天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能以及缸內(nèi)燃燒過(guò)程的影響,結(jié)合機(jī)械強(qiáng)度以及改造簡(jiǎn)便等要求,選取壓縮比?=11為目標(biāo)值進(jìn)行頂隙優(yōu)化,頂隙由10.5mm縮小至9.3mm,分別利用GT-Power和AVL-Fire建立大缸徑天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型。通過(guò)AVL-Fire缸內(nèi)燃燒模型計(jì)算得出不同點(diǎn)火提前角下的燃燒放熱率,結(jié)合GT-Power求解指示熱效率itη,得到MBT點(diǎn),為后續(xù)整機(jī)性能計(jì)算奠定基礎(chǔ);分別利用GT-Power和AVL-Fire模型,研究分析壓縮比對(duì)大缸徑天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)性能和缸內(nèi)燃燒過(guò)程的影響。由整機(jī)性能仿真結(jié)果可知:當(dāng)壓縮比由原機(jī)的ε=10.5增加到ε=11時(shí),在轉(zhuǎn)速n=1000r/min,過(guò)量空氣系數(shù)a?=1.6,100%負(fù)荷,?=10.5時(shí)點(diǎn)火角為30°CA BTDC,壓縮比?=11時(shí),點(diǎn)火角度為26°CA BTDC的條件下,發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都得到有效改善。指示熱效率由34.83%上升到36.88%,增加了5.89%;缸內(nèi)最大壓力上升20.77%,且峰值更靠近上止點(diǎn);有效燃料消耗率由224.07g/(kW·h)降至213.54 g/(kW·h),下降了4.70%。缸內(nèi)燃燒模擬結(jié)果顯示:隨著壓縮比的增加,氣缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?缸內(nèi)溫度最大值明顯增大;缸內(nèi)出現(xiàn)NOx的時(shí)刻越早,并且NOx的生成也越多;當(dāng)燃燒趨于結(jié)束,缸內(nèi)溫度開始下降,壓縮比越大,溫度降低得越快。(2)為研究燃燒室結(jié)構(gòu)改變對(duì)大缸徑天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響,以壓縮比?=11為目標(biāo)值,在原機(jī)燃燒室的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了2號(hào)和3號(hào)兩種形狀的燃燒室,利用AVL-Fire分別建立缸內(nèi)燃燒模型并進(jìn)行三維仿真計(jì)算。通過(guò)對(duì)比分析仿真結(jié)果表明:在轉(zhuǎn)速n=1000r/min,過(guò)量空氣系數(shù)a?=1.6,100%負(fù)荷,2號(hào)燃燒室點(diǎn)火角度為26°CA BTDC,3號(hào)燃燒室點(diǎn)火角度為28°CA BTDC的條件下。2號(hào)、3號(hào)燃燒室都可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程和火焰?zhèn)鞑?相比于1號(hào)燃燒室,2號(hào)和3號(hào)燃燒室缸壓峰值分別增加了10.04%、5.2%;2號(hào)和3號(hào)指示功率分別增加了3.16%、1.74%;2號(hào)和3號(hào)燃燒室指示燃油消耗率分別下降了2.2%、1.43%,因此2號(hào)燃燒室對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的提升效果更為明顯。為驗(yàn)證仿真計(jì)算的合理可行性,在轉(zhuǎn)速n=1000r/min,過(guò)量空氣系數(shù)a?=1.6,全負(fù)荷工況下,對(duì)采用2號(hào)燃燒室的大缸徑天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)分析,通過(guò)試驗(yàn)值和仿真值的對(duì)比可知,仿真結(jié)果與試驗(yàn)值的相對(duì)誤差在5%的合理范圍內(nèi),因而說(shuō)明仿真計(jì)算的合理可行性。
【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 數(shù)值模擬 壓縮比 燃燒室形狀
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK432
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 主要符號(hào)注釋表10-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 選題背景及意義11-13
• 1.2 內(nèi)燃機(jī)替代燃料13-16
• 1.2.1 天然氣燃料介紹13-14
• 1.2.2 天然氣作為內(nèi)燃機(jī)替代燃料的優(yōu)勢(shì)14-16
• 1.3 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)分類16-17
• 1.4 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4.1 國(guó)外對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究17-18
• 1.4.2 國(guó)內(nèi)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室優(yōu)化設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.5 數(shù)值模擬技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用20-22
• 1.5.1 內(nèi)燃機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展20-21
• 1.5.2 數(shù)值模擬計(jì)算模型的劃分21
• 1.5.3 數(shù)值模擬工具21-22
• 1.6 本文的研究目的和主要研究?jī)?nèi)容22-24
• 1.6.1 本文研究目的22-23
• 1.6.2 本文主要研究?jī)?nèi)容23-24
• 第二章 大缸徑天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型的建立與驗(yàn)證24-39
• 2.1 GT-Power一維整機(jī)性能模型建立24-30
• 2.1.1 GT-Power一維模擬計(jì)算原理24-25
• 2.1.2 傳熱模型25-26
• 2.1.3 缸內(nèi)燃燒模型26-27
• 2.1.4 GT-Power模型建立27-29
• 2.1.5 一維整機(jī)性能模型驗(yàn)證29-30
• 2.2 Fire天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)三維仿真模型的建立30-38
• 2.2.1 AVL-Fire三維模擬計(jì)算原理30-31
• 2.2.2 湍流模型31-32
• 2.2.3 燃燒模型32-33
• 2.2.4 排放模型33-35
• 2.2.5 AVL-Fire模型建立35-37
• 2.2.6 Fire三維仿真模型的驗(yàn)證37-38
• 2.3 本章小結(jié)38-39
• 第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)頂隙優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真計(jì)算39-55
• 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)頂隙設(shè)計(jì)39-41
• 3.2 最佳點(diǎn)火提前角的確定41-45
• 3.2.1 最佳點(diǎn)火提前角的確定方法41-42
• 3.2.2 不同點(diǎn)火角的發(fā)動(dòng)機(jī)性能仿真42-45
• 3.3 不同壓縮比整機(jī)性能仿真計(jì)算45-47
• 3.4 不同壓縮比三維仿真計(jì)算47-53
• 3.5 本章小結(jié)53-55
• 第四章 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及仿真分析55-68
• 4.1 不同形狀燃燒室的設(shè)計(jì)55-56
• 4.2 燃燒室形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響56-57
• 4.3 不同燃燒室形狀三維仿真分析57-64
• 4.3.1 不同燃燒室形狀對(duì)缸內(nèi)速度場(chǎng)的影響57-60
• 4.3.2 燃燒室形狀對(duì)缸內(nèi)湍流場(chǎng)的影響60-61
• 4.3.3 燃燒室形狀對(duì)缸內(nèi)燃燒過(guò)程的影響61-62
• 4.3.4 燃燒室形狀對(duì)溫度的影響62-63
• 4.3.5 燃燒室形狀對(duì)NOx生成的影響63-64
• 4.4 不同燃燒室形狀經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的對(duì)比64-65
• 4.5 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析65-66
• 4.5.1 試驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介65-66
• 4.5.2 試驗(yàn)結(jié)果分析66
• 4.6 本章小結(jié)66-68
• 第五章 總結(jié)與展望68-70
• 5.1 總結(jié)68-69
• 5.2 展望69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文和取得的學(xué)術(shù)成果74

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1 許賢澤,李志明;天然氣汽車發(fā)展?fàn)顩r分析[J];機(jī)械;2000年S1期

2 姜宏,歐陽(yáng)新;天然氣汽車發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策[J];農(nóng)業(yè)與技術(shù);2000年01期

3 張大勇,李剛;21世紀(jì),天然氣汽車駛過(guò)來(lái)[J];稅務(wù);2000年09期

4 郭志東;迎接普及天然氣汽車的浪潮[J];北京汽車;2001年02期

5 李威;天然氣汽車滿載商機(jī)[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2001年09期

6 袁炳華;天然氣汽車的發(fā)展及其開發(fā)前景[J];經(jīng)濟(jì)與管理;2001年04期

7 郭玉高,馬沛生,夏淑倩,華超,謝慶森;天然氣汽車與化工[J];化學(xué)工業(yè)與工程;2003年06期

8 祖銀杉,唐慶偉;關(guān)于天然氣汽車的發(fā)展[J];煤炭技術(shù);2003年06期

9 李曼秋;天然氣汽車淺議[J];油氣田地面工程;2004年07期

10 劉永進(jìn),胡佩玲,郭新民;我國(guó)天然氣汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J];農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程;2005年11期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 伍永喬;;為加速中國(guó)天然氣汽車的發(fā)展開拓前進(jìn)[A];四川省汽車工程學(xué)會(huì)二屆二次學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1996年

2 程宗明;;關(guān)于發(fā)展天然氣汽車的選擇[A];四川省汽車工程學(xué)會(huì)三屆一次學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1999年

3 ;前言[A];四川省汽車工程學(xué)會(huì)天然氣汽車專業(yè)委員會(huì)學(xué)術(shù)論文匯編[C];1996年

4 ;前言[A];2001年四川天然氣汽車技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2001年

5 許世民;;2001年四川天然氣汽車技術(shù)研討會(huì)歡迎詞[A];2001年四川天然氣汽車技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2001年

6 石寶珩;陳義和;于志謙;史宇峰;;天然氣汽車在國(guó)際上的發(fā)展現(xiàn)狀[A];2003年西部清潔汽車技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2003年

7 彭紅濤;;天然氣汽車發(fā)展現(xiàn)狀、存在問(wèn)題及對(duì)策[A];《煤氣與熱力》雜志編輯委員會(huì)'2005燃?xì)鉄崃夹g(shù)研討會(huì)論文集[C];2005年

8 田長(zhǎng)栓;馬艷霞;;我國(guó)天然氣汽車的特點(diǎn)與改裝維護(hù)分析[A];第二屆中國(guó)城市燃?xì)庹搲細(xì)馇嗄旯こ處熣搲Y料匯編[C];2009年

9 谷鵬;劉艷蘋;;天然氣汽車應(yīng)用技術(shù)的研究[A];第四屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

10 艾亮;;抓住機(jī)遇 大力推動(dòng)天然氣汽車的發(fā)展[A];河南省汽車工程學(xué)會(huì)第二屆科研學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 本報(bào)記者 王冀;天然氣汽車有可能和電動(dòng)車并駕齊驅(qū)[N];中國(guó)汽車報(bào);2003年

2 茆琛;重慶大力發(fā)展天然氣汽車[N];中國(guó)環(huán)境報(bào);2007年

3 記者　張勇軍;天然氣汽車，向武漢走來(lái)[N];湖北日?qǐng)?bào);2006年

4 記者　茆琛;重慶4萬(wàn)多輛天然氣汽車成為“節(jié)約標(biāo)兵”[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

5 記者　馬昭;天然氣汽車不檢驗(yàn)不能年審[N];西安日?qǐng)?bào);2006年

6 學(xué)友;天然氣汽車駛向新世紀(jì)[N];國(guó)際經(jīng)貿(mào)消息;2001年

7 本報(bào)記者 趙三明　祁曉玲;中汽研簽約將辦2011年亞太天然氣汽車會(huì)議暨展會(huì)[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2010年

8 刁萃;替代燃料升溫 天然氣汽車“搶道”[N];中國(guó)經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào);2011年

9 記者 鐘敏;8000輛天然氣車明年上路[N];重慶商報(bào);2000年

10 本報(bào)實(shí)習(xí)記者 張怡;天然氣汽車已實(shí)現(xiàn)初步產(chǎn)業(yè)化[N];中國(guó)證券報(bào);2011年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 阿里·古巴提（Ali Abdullah Farea Al-Kubati）;天然氣汽車應(yīng)用技術(shù)研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 汪亞芳;大缸徑天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真研究[D];重慶交通大學(xué);2016年

2 張治水;天然氣汽車技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與研究[D];大連理工大學(xué);2003年

3 王明忠;海南天然氣汽車項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與安全管理研究[D];天津大學(xué);2012年

4 范春明;北京地區(qū)燃?xì)馄囃茝V發(fā)展方案研究[D];北京建筑大學(xué);2014年

5 修恒旭;天然氣汽車催化凈化裝置流動(dòng)數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];重慶大學(xué);2004年

6 侯運(yùn)波;深圳市天然氣汽車加氣站的調(diào)研與分析[D];華南理工大學(xué);2014年

7 姜雪嬌;城市天然氣汽車運(yùn)行效果綜合評(píng)價(jià)體系及其應(yīng)用研究[D];重慶交通大學(xué);2012年

8 張彩良;基于碳平衡原理的在用天然氣汽車燃?xì)庀牧繖z測(cè)方法研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2014年

9 郝祥峰;青島泰能樓山后壓縮天然氣站項(xiàng)目投資方案分析[D];中國(guó)海洋大學(xué);2009年

10 肖潤(rùn)謀;我國(guó)新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2000年

，

本文編號(hào)：931646