發(fā)布時(shí)間：2020-10-26 09:39

　　 天然氣因資源豐富、燃燒清潔的特點(diǎn)作為車用發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料為解決內(nèi)燃機(jī)行業(yè)發(fā)展面臨的傳統(tǒng)燃料匱乏、環(huán)境惡化等問題提供新的方向。隨之帶來的有關(guān)天然氣的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也得到飛速發(fā)展,但作為氣體燃料,天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性欠佳等缺點(diǎn)還有待徹底解決。本文基于光學(xué)樣機(jī)燃燒過程可視化研究結(jié)果和2.0TCI直噴柴油機(jī)基本參數(shù)建立缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動(dòng)機(jī)的三維數(shù)值仿真計(jì)算模型,深入研究不同雙點(diǎn)點(diǎn)火位置和雙點(diǎn)點(diǎn)火正時(shí)下缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)速度場、濃度場、壓力場、火焰?zhèn)鞑ヌ匦�、溫度場及NO生成速率的變化規(guī)律,分析不同雙點(diǎn)點(diǎn)火方式對發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程和排放的影響,然后研究不同轉(zhuǎn)速下采用雙點(diǎn)點(diǎn)火方式時(shí)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程與NO排放的變化趨勢,為加強(qiáng)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒性能和改善排放提供有效途徑。研究表明:采用雙點(diǎn)點(diǎn)火時(shí)能明顯縮短混合氣的燃燒時(shí)間,但不同雙點(diǎn)點(diǎn)火方式下兩點(diǎn)點(diǎn)火后混合氣燃燒過程相互影響程度不一樣,在造成對混合氣燃燒過程和NO排放的影響不同。(1)增大雙點(diǎn)點(diǎn)火相對位置能加快整個(gè)燃燒室火焰的傳播,燃燒放熱更集中,缸內(nèi)平均壓力升高率增加,但高溫區(qū)域持續(xù)時(shí)間長,NO排放增加。(2)針對改變雙點(diǎn)點(diǎn)火正時(shí),提前第一點(diǎn)點(diǎn)火時(shí)刻時(shí)混合氣燃燒提前,但放熱規(guī)律和缸內(nèi)平均壓力升高率變化不明顯;又因?yàn)楦邷囟葏^(qū)域持續(xù)時(shí)間不變,NO生成持續(xù)期變化不明顯,NO最終排放量幾乎沒有變化;而滯后第二點(diǎn)點(diǎn)火時(shí)刻時(shí)整體火焰?zhèn)鞑ニ俾式档?放熱規(guī)律重心和最高爆發(fā)壓力出現(xiàn)時(shí)刻滯后,且高溫度場建立滯后導(dǎo)致NO生成持續(xù)時(shí)間縮短,NO最終排放量有顯著降低。(3)轉(zhuǎn)速增加時(shí)混合氣各種流場分布向不均勻化發(fā)展,不利于火焰的穩(wěn)定傳播,但采用雙點(diǎn)火方式時(shí)混合氣燃燒時(shí)間非常短暫,因此改變轉(zhuǎn)速對CNG發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的穩(wěn)定性影響不大,但轉(zhuǎn)速增加時(shí)滿足NO生成的溫度場和濃度場絕對持續(xù)時(shí)間縮短,NO最終排放量大幅度降低。(4)在總結(jié)NO生成速率的變化規(guī)律得出溫度一定時(shí),當(dāng)量比在0.93至0.97附近時(shí)NO生成速率最高;濃度一定時(shí),NO生成速率首先隨溫度增大而升高,當(dāng)溫度高于2700K時(shí)受溫度的變化影響比較小。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U464.174
【部分圖文】：

圖 2.1 噴射器及火花塞布置表 2.1 仿真樣機(jī)技術(shù)參數(shù)名稱 參數(shù)值型式 單缸、四沖程、點(diǎn)燃式缸徑 135mm行程 280mm壓縮比 6.13排量 4.0L型的網(wǎng)格劃分ire 提供的三維動(dòng)網(wǎng)格的畫法有很多種，由于本論文重點(diǎn)是分析做功兩個(gè)環(huán)節(jié)，故省去了進(jìn)排氣道/管，使網(wǎng)格劃分過程簡化據(jù)樣機(jī)技術(shù)參數(shù)要求用 FAME Topology 工具劃分燃燒室與氣靜網(wǎng)格。然后以靜網(wǎng)格為基礎(chǔ)用 FAME Engine 工具生成動(dòng)網(wǎng)格

圖 2.2 樣機(jī)動(dòng)網(wǎng)格模型表 2.2 樣機(jī)動(dòng)網(wǎng)格不同階段動(dòng)網(wǎng)格層數(shù)曲軸轉(zhuǎn)角/°CA 網(wǎng)格層數(shù)180～260 和 460～540 60260～300 和 420～460 45300～330 和 390～420 25330～390 10值仿真計(jì)算模型的確立值仿真計(jì)算實(shí)際就是以三維有限元各單元為載體，利用數(shù)值計(jì)算的物理模型的一個(gè)過程。AVL-Fire 為發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程從噴霧到氣再到排放過程提供了多個(gè)針對不同情況的模型。合理的數(shù)值模型的部參數(shù)設(shè)置可以使仿真模擬的結(jié)果無限接近試驗(yàn)結(jié)果。合理的選擇需考慮模擬燃料的特性、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒方式等相關(guān)因素。本節(jié)將結(jié)合

2TKE = (3 /2) u……………………………c2 h(n/60)m= ……………………………u 為湍流脈動(dòng)速度，根據(jù)仿真燃料特性與 cm比值不同，本仿真中二；n為試驗(yàn)樣機(jī)轉(zhuǎn)速；h為試驗(yàn)樣機(jī)沖程。帶入樣機(jī)參數(shù)可得活塞平67m/s；，相應(yīng)湍流脈動(dòng)速度 為 1.12m/s；初始湍流動(dòng)能為 1.88m2/s2模型驗(yàn)證了驗(yàn)證仿真模擬的真確性，本論文將通過調(diào)整相關(guān)模型參數(shù)并對比件下試驗(yàn)樣機(jī)的缸內(nèi)平均壓力、放熱規(guī)律曲線以驗(yàn)證仿真建模的合 和圖 2.4 分別為光學(xué)試驗(yàn)與仿真的燃燒放熱規(guī)律和缸壓曲線的對比結(jié)試驗(yàn)與仿真曲線基本一致�？烧J(rèn)為本次建立的數(shù)值仿真模型與試驗(yàn)，本次仿真所選取并調(diào)整后的數(shù)值燃燒模型具有實(shí)際參考價(jià)值。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2856829