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(dòng)機(jī)對(duì)于緩解能源危機(jī)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(dòng)機(jī)還存在火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長(zhǎng)、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(shí)現(xiàn)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的快速燃燒已經(jīng)成為一個(gè)重要課題,其中雙火花塞點(diǎn)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(dòng)機(jī)的整體性能。所以,本文采用雙火花塞點(diǎn)火技術(shù),以試驗(yàn)測(cè)試和計(jì)算機(jī)仿真研究為手段,通過(guò)理論分析、臺(tái)架試驗(yàn)、數(shù)字建模、仿真優(yōu)化等方法,對(duì)大缸徑天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性及降低排放的技術(shù)措施開展了研究,以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)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(jì)了一套適用于雙火花塞點(diǎn)火的可視化試驗(yàn)平臺(tái),建立了試驗(yàn)臺(tái)架。通過(guò)改變?nèi)伎债?dāng)量比、點(diǎn)火方式、初始?jí)毫εc溫度等參數(shù),利用高速攝像機(jī)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(yùn)用雙色法表征了燃燒溫度場(chǎng)的分布狀態(tài),試驗(yàn)研究了單一初始參數(shù)下雙點(diǎn)火對(duì)...

【文章頁(yè)數(shù)】：149 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 天然氣燃料的理化特性及優(yōu)勢(shì)
        1.2.2 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程
        1.2.3 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 雙火花塞國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.4.2 雙火花塞國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.5 發(fā)動(dòng)機(jī)可視化測(cè)試技術(shù)概述
        1.5.1 發(fā)動(dòng)機(jī)可視化測(cè)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(cè)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?jī)?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(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)
    2.1 可視化試驗(yàn)平臺(tái)工作原理
    2.2 基于定容燃燒彈的試驗(yàn)系統(tǒng)
        2.2.1 定容燃燒彈設(shè)計(jì)
        2.2.2 進(jìn)排氣系統(tǒng)
        2.2.3 加熱溫控系統(tǒng)
    2.3 點(diǎn)火系統(tǒng)
        2.3.1 點(diǎn)火系統(tǒng)的組成
        2.3.2 雙點(diǎn)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(yàn)數(shù)據(jù)處理
    2.6 本章小結(jié)
第3章 雙火花塞點(diǎn)火天然氣燃燒特性的試驗(yàn)研究
    3.1 試驗(yàn)方案
    3.2 點(diǎn)火方式對(duì)天然氣燃燒特性的影響
        3.2.1 單雙點(diǎn)火對(duì)燃燒特性的影響
        3.2.2 異步點(diǎn)火對(duì)燃燒特性的影響
    3.3 初始?jí)毫?duì)雙點(diǎn)火天然氣燃燒特性的影響
        3.3.1 初始?jí)毫?duì)火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?br>        3.3.2 初始?jí)毫?duì)燃燒過(guò)程的影響
        3.3.3 初始?jí)毫?duì)溫度場(chǎng)的影響
    3.4 初始溫度對(duì)雙點(diǎn)火天然氣燃燒特性的影響
        3.4.1 初始溫度對(duì)火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?br>        3.4.2 初始溫度對(duì)燃燒過(guò)程的影響
        3.4.3 初始溫度對(duì)溫度場(chǎng)的影響
    3.5 燃空當(dāng)量比對(duì)雙點(diǎn)火天然氣燃燒特性的影響
        3.5.1 燃空當(dāng)量比對(duì)火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?br>        3.5.2 燃空當(dāng)量比對(duì)燃燒過(guò)程的影響
        3.5.3 燃空當(dāng)量比對(duì)溫度場(chǎng)的影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 雙火花塞天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的仿真模型建立及模型驗(yàn)證
    4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)
    4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)算模型的選取
        4.3.1 湍流模型
        4.3.2 燃燒模型
        4.3.3 點(diǎn)火模型
        4.3.4 NO_x生成模型
    4.4 計(jì)算方法
    4.5 初始條件和邊界條件的確定
    4.6 計(jì)算模型的驗(yàn)證
    4.7 本章小結(jié)
第5章 雙火花塞位置與點(diǎn)火能量對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的影響
    5.1 雙火花塞位置對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的影響
        5.1.1 雙火花塞位置對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響
        5.1.2 雙火花塞位置對(duì)火焰面密度的影響
        5.1.3 雙火花塞位置對(duì)溫度場(chǎng)的影響
        5.1.4 雙火花塞位置對(duì)NO_x分布的影響
    5.2 單雙點(diǎn)火模式下天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能對(duì)比
        5.2.1 單雙火花塞點(diǎn)火對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響
        5.2.2 單雙火花塞點(diǎn)火的火焰面密度對(duì)比
        5.2.3 單雙火花塞點(diǎn)火的缸內(nèi)溫度場(chǎng)對(duì)比
        5.2.4 單雙火花塞點(diǎn)火的缸內(nèi)NO_x質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)比
    5.3 點(diǎn)火能量對(duì)雙火花塞點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的影響
        5.3.1 點(diǎn)火能量對(duì)雙火花塞點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響
    5.4 本章小結(jié)
第6章 點(diǎn)火策略對(duì)雙火花塞點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的影響研究
    6.1 不同點(diǎn)火策略下點(diǎn)火正時(shí)的仿真研究
        6.1.1 雙火花塞不同點(diǎn)火策略點(diǎn)火正時(shí)的優(yōu)化方案
        6.1.2 同步點(diǎn)火點(diǎn)火正時(shí)對(duì)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的影響
        6.1.3 異步點(diǎn)火點(diǎn)火正時(shí)對(duì)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的影響
    6.2 不同點(diǎn)火策略最佳點(diǎn)火正時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能對(duì)比
    6.3 本章小結(jié)
第7章 雙火花塞天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)性能研究
    7.1 EGR率對(duì)雙火花塞點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的影響
        7.1.1 EGR率對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響
        7.1.2 EGR率對(duì)火焰面密度的影響
        7.1.3 EGR率對(duì)溫度場(chǎng)的影響
        7.1.4 EGR率對(duì)NO_x分布的影響
    7.2 最佳EGR率下的雙點(diǎn)火與單點(diǎn)火時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能對(duì)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?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    8.3 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的科研成果
致謝



本文編號(hào)：3858874