天然氣作為清潔能源已成為車用替代燃料的首選,研究和開發(fā)天然氣發(fā)動機對于緩解能源危機和改善環(huán)境問題具有重要意義。但由于天然氣燃料本身的特性,大缸徑天然氣發(fā)動機還存在火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長、燃燒速度慢、失火率高、熱效率低等問題,而問題的關(guān)鍵在于提高火焰?zhèn)鞑ニ俣�。因�?研究天然氣的燃燒特性以及實現(xiàn)天然氣發(fā)動機的快速燃燒已經(jīng)成為一個重要課題,其中雙火花塞點火能夠縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x,加快燃燒速度,從而改善發(fā)動機的整體性能。所以,本文采用雙火花塞點火技術(shù),以試驗測試和計算機仿真研究為手段,通過理論分析、臺架試驗、數(shù)字建模、仿真優(yōu)化等方法,對大缸徑天然氣發(fā)動機燃燒特性及降低排放的技術(shù)措施開展了研究,以實現(xiàn)發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排放性能的有效改善。為深入研究天然氣燃料的燃燒特性,本文利用定容燃燒彈模擬高溫高壓的缸內(nèi)燃燒環(huán)境,設(shè)計了一套適用于雙火花塞點火的可視化試驗平臺,建立了試驗臺架。通過改變?nèi)伎债?dāng)量比、點火方式、初始壓力與溫度等參數(shù),利用高速攝像機和壓力傳感器采集了燃燒圖像和壓力數(shù)據(jù),并結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)編寫了MATLAB圖像處理程序,運用雙色法表征了燃燒溫度場的分布狀態(tài),試驗研究了單一初始參數(shù)下雙點火對...

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 天然氣發(fā)動機發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 天然氣燃料的理化特性及優(yōu)勢
        1.2.2 天然氣發(fā)動機的發(fā)展歷程
        1.2.3 天然氣發(fā)動機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 天然氣發(fā)動機相關(guān)技術(shù)概述
        1.3.1 稀薄燃燒技術(shù)
        1.3.2 快速燃燒技術(shù)
        1.3.3 廢氣再循環(huán)技術(shù)
    1.4 雙火花塞國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 雙火花塞國外研究現(xiàn)狀
        1.4.2 雙火花塞國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.5 發(fā)動機可視化測試技術(shù)概述
        1.5.1 發(fā)動機可視化測試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.5.2 數(shù)字圖像處理技術(shù)介紹
        1.5.3 雙色測溫法研究現(xiàn)狀
    1.6 數(shù)值模擬技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用
    1.7 主要研究內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)
第2章 基于定容燃燒彈的可視化試驗平臺設(shè)計
    2.1 可視化試驗平臺工作原理
    2.2 基于定容燃燒彈的試驗系統(tǒng)
        2.2.1 定容燃燒彈設(shè)計
        2.2.2 進排氣系統(tǒng)
        2.2.3 加熱溫控系統(tǒng)
    2.3 點火系統(tǒng)
        2.3.1 點火系統(tǒng)的組成
        2.3.2 雙點火系統(tǒng)的調(diào)試
    2.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        2.4.1 壓力采集系統(tǒng)
        2.4.2 火焰圖像采集系統(tǒng)
    2.5 燃燒圖像與數(shù)據(jù)處理方法
        2.5.1 燃燒圖像處理
        2.5.2 試驗數(shù)據(jù)處理
    2.6 本章小結(jié)
第3章 雙火花塞點火天然氣燃燒特性的試驗研究
    3.1 試驗方案
    3.2 點火方式對天然氣燃燒特性的影響
        3.2.1 單雙點火對燃燒特性的影響
        3.2.2 異步點火對燃燒特性的影響
    3.3 初始壓力對雙點火天然氣燃燒特性的影響
        3.3.1 初始壓力對火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?br>        3.3.2 初始壓力對燃燒過程的影響
        3.3.3 初始壓力對溫度場的影響
    3.4 初始溫度對雙點火天然氣燃燒特性的影響
        3.4.1 初始溫度對火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?br>        3.4.2 初始溫度對燃燒過程的影響
        3.4.3 初始溫度對溫度場的影響
    3.5 燃空當(dāng)量比對雙點火天然氣燃燒特性的影響
        3.5.1 燃空當(dāng)量比對火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?br>        3.5.2 燃空當(dāng)量比對燃燒過程的影響
        3.5.3 燃空當(dāng)量比對溫度場的影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 雙火花塞天然氣發(fā)動機燃燒過程的仿真模型建立及模型驗證
    4.1 發(fā)動機基本參數(shù)
    4.2 發(fā)動機數(shù)值模型的建立
        4.2.1 三維幾何模型的建立
        4.2.2 網(wǎng)格劃分
    4.3 計算模型的選取
        4.3.1 湍流模型
        4.3.2 燃燒模型
        4.3.3 點火模型
        4.3.4 NO_x生成模型
    4.4 計算方法
    4.5 初始條件和邊界條件的確定
    4.6 計算模型的驗證
    4.7 本章小結(jié)
第5章 雙火花塞位置與點火能量對天然氣發(fā)動機燃燒過程的影響
    5.1 雙火花塞位置對天然氣發(fā)動機燃燒過程的影響
        5.1.1 雙火花塞位置對天然氣發(fā)動機性能的影響
        5.1.2 雙火花塞位置對火焰面密度的影響
        5.1.3 雙火花塞位置對溫度場的影響
        5.1.4 雙火花塞位置對NO_x分布的影響
    5.2 單雙點火模式下天然氣發(fā)動機的性能對比
        5.2.1 單雙火花塞點火對天然氣發(fā)動機性能的影響
        5.2.2 單雙火花塞點火的火焰面密度對比
        5.2.3 單雙火花塞點火的缸內(nèi)溫度場對比
        5.2.4 單雙火花塞點火的缸內(nèi)NO_x質(zhì)量分?jǐn)?shù)對比
    5.3 點火能量對雙火花塞點火天然氣發(fā)動機燃燒過程的影響
        5.3.1 點火能量對雙火花塞點火天然氣發(fā)動機性能的影響
    5.4 本章小結(jié)
第6章 點火策略對雙火花塞點火天然氣發(fā)動機燃燒過程的影響研究
    6.1 不同點火策略下點火正時的仿真研究
        6.1.1 雙火花塞不同點火策略點火正時的優(yōu)化方案
        6.1.2 同步點火點火正時對CNG發(fā)動機燃燒過程的影響
        6.1.3 異步點火點火正時對CNG發(fā)動機燃燒過程的影響
    6.2 不同點火策略最佳點火正時的發(fā)動機性能對比
    6.3 本章小結(jié)
第7章 雙火花塞天然氣發(fā)動機整機性能研究
    7.1 EGR率對雙火花塞點火天然氣發(fā)動機燃燒過程的影響
        7.1.1 EGR率對天然氣發(fā)動機性能的影響
        7.1.2 EGR率對火焰面密度的影響
        7.1.3 EGR率對溫度場的影響
        7.1.4 EGR率對NO_x分布的影響
    7.2 最佳EGR率下的雙點火與單點火時的發(fā)動機性能對比
    7.3 本章小結(jié)
第8章 全文總結(jié)與展望
    8.1 全文工作總結(jié)
    8.2 主要創(chuàng)新點
    8.3 未來工作展望
參考文獻
作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果
致謝



本文編號：3858874