本文關(guān)鍵詞：多次噴射對進(jìn)氣道噴射式氫發(fā)動(dòng)機(jī)影響的數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 氫發(fā)動(dòng)機(jī) 數(shù)值模擬 倒流 進(jìn)氣道噴射 多次噴射

【摘要】：全球能源危機(jī)與環(huán)境問題一直纏繞著人類,其中,環(huán)境問題在國內(nèi)尤甚,而其主要原因之一是以化石燃料為能源的傳統(tǒng)車用發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒排放。因此,尋求適用于傳統(tǒng)車用發(fā)動(dòng)機(jī)的清潔代用燃料成為研究熱點(diǎn)。在所有代用燃料中,氫氣因能夠同時(shí)解決能源及環(huán)境問題而備受關(guān)注。在氫氣的燃燒利用上,雖然外部混合式氫發(fā)動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單且易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn),但也存在易發(fā)生回火早燃、功率密度低等問題。針對外部混合式氫發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度低的問題,學(xué)術(shù)界多數(shù)的觀點(diǎn)是:氫氣的密度低、擴(kuò)散性強(qiáng),會占據(jù)缸內(nèi)空間,降低發(fā)動(dòng)機(jī)的充量系數(shù),最終導(dǎo)致功率下降。本文則從氫氣射流對進(jìn)氣道內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)影響的角度出發(fā),借助數(shù)值模擬的方法以AVL Fire為工具研究了進(jìn)氣道噴射式氫發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度低的問題。研究發(fā)現(xiàn):中低轉(zhuǎn)速下,若是采用單次噴射,發(fā)動(dòng)機(jī)存在著“進(jìn)氣中期新鮮空氣倒流與進(jìn)氣末期進(jìn)氣道內(nèi)氫氣殘留量增大”的矛盾。針對上述矛盾,本文提出采用多次噴射的策略進(jìn)行解決。對該方法進(jìn)行相關(guān)研究后發(fā)現(xiàn):低轉(zhuǎn)速下,由于進(jìn)氣中期新鮮空氣回流較為嚴(yán)重,四次噴射并未能有效解決回流問題,甚至引起缸內(nèi)最終進(jìn)入的氫氣量減少;但隨著轉(zhuǎn)速的升高,多次噴射的策略一定程度上緩解甚至解決了進(jìn)氣中期新鮮空氣回流問題,增加了進(jìn)入到氣缸內(nèi)的空氣量和氫氣量,使缸內(nèi)的最高燃燒溫度、最高燃燒壓力均得到提高,進(jìn)而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能,但同時(shí)也導(dǎo)致NO排放增多。另外,采用多次噴射還可以提高缸內(nèi)混合氣的均勻性,縮短快速燃燒期,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的指示熱效率。
【關(guān)鍵詞】：氫發(fā)動(dòng)機(jī) 數(shù)值模擬 倒流 進(jìn)氣道噴射 多次噴射
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.178
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 課題來源8
• 1.2 研究背景8-11
• 1.2.1 傳統(tǒng)汽車帶來的能源及環(huán)境問題8
• 1.2.2 發(fā)展內(nèi)燃機(jī)的代用燃料8-9
• 1.2.3 氫氣燃料的特點(diǎn)9-11
• 1.3 氫發(fā)動(dòng)機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 課題意義12-13
• 1.5 發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值模擬的發(fā)展13-15
• 1.5.1 數(shù)理模型13-14
• 1.5.2 網(wǎng)格生成技術(shù)14-15
• 1.6 模擬軟件15-16
• 1.7 本課題的主要研究內(nèi)容16-17
• 1.7.1 研究對象16-17
• 1.7.2 研究內(nèi)容17
• 1.8 本章小結(jié)17-18
• 2 三維數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)18-22
• 2.1 流動(dòng)基本控制方程組18-19
• 2.2 湍流模型19-20
• 2.3 燃燒模型20
• 2.4 NO_x排放模型20-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 3 數(shù)值計(jì)算方法22-28
• 3.1 概述22
• 3.2 CFD求解過程22-27
• 3.2.1 總體計(jì)算流程23
• 3.2.2 方程離散化23-25
• 3.2.3 有限體積法25-26
• 3.2.4 常用的離散格式26-27
• 3.3 本章小結(jié)27-28
• 4 數(shù)值模擬過程28-36
• 4.1 幾何模型的建立28-31
• 4.2 邊界條件和初始條件的定義31-33
• 4.3 計(jì)算步長的選取33-34
• 4.4 流動(dòng)及燃燒模型的選取34
• 4.5 本章小結(jié)34-36
• 5 模擬結(jié)果及分析36-64
• 5.1 主要技術(shù)路線36-37
• 5.2 噴氫流量對進(jìn)氣道內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的影響37-41
• 5.2.1 不同噴氫流量對進(jìn)氣道內(nèi)質(zhì)流量的影響38-40
• 5.2.2 不同噴氫流量對進(jìn)氣道內(nèi)速度場的影響40-41
• 5.2.3 不同噴氫流量對進(jìn)氣道內(nèi)濃度場的影響41
• 5.3 噴氫流量在進(jìn)氣末期對進(jìn)氣道內(nèi)氫氣殘留的影響41-45
• 5.4 多次噴射對發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響45-59
• 5.4.1 多次噴射對進(jìn)氣道內(nèi)質(zhì)流量的影響48
• 5.4.2 多次噴射對進(jìn)氣道內(nèi)速度場的影響48-52
• 5.4.3 多次噴射對進(jìn)氣道內(nèi)濃度場的影響52-53
• 5.4.4 多次噴射對缸內(nèi)充量的影響53-54
• 5.4.5 多次噴射對缸內(nèi)狀態(tài)參數(shù)的影響54-57
• 5.4.6 多次噴射對發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的影響57-58
• 5.4.7 多次噴射對發(fā)動(dòng)機(jī)排放性的影響58-59
• 5.5 多次噴射對發(fā)動(dòng)機(jī)回火的影響59-62
• 5.6 本章小結(jié)62-64
• 6 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 全文總結(jié)64-65
• 6.2 工作展望65-66
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66-68
• 致謝68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張立榮;;新型噴射式冷卻塔[J];技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息;1990年02期

2 劉剛;;噴射式冷卻塔應(yīng)用情況簡介[J];給水排水;1993年10期

3 父保義■;于景丁;;限時(shí)噴射式輪緣涂油裝置的發(fā)展〈1〉[J];電力機(jī)車技術(shù);1980年12期

4 陳偉祥;;噴射式冷卻塔[J];建筑技術(shù)通訊(給水排水);1980年03期

5 趙淑琴;;利用直接噴射式柴油機(jī)做改進(jìn)油耗的試驗(yàn)[J];國外汽車;1981年04期

6 理查德;M.哈姆納;沈祖鈿;;噴射式熱泵[J];制冷技術(shù);1982年04期

7 張濤;陳學(xué)純;;噴射式熱水淋浴器[J];建筑技術(shù)通訊(給水排水);1982年05期

8 ;節(jié)水型清洗工具——強(qiáng)力自動(dòng)噴射式洗凈槍[J];汽車與配件;1988年11期

9 石天寶;;多用途噴射式吸風(fēng)器獲國家專利[J];江蘇化工;1991年01期

10 趙沃天;;鍋爐用噴射式冷凝水回收裝置的結(jié)構(gòu)和回收方法[J];節(jié)能;1992年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 黨睿;董繼先;;蒸汽噴射式熱泵供熱系統(tǒng)在紙機(jī)干燥部的應(yīng)用[A];中國制冷學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

2 吳安德;趙劍峰;黃因慧;王幫峰;呂益艷;余承業(yè);;噴射式電鑄技術(shù)研究[A];特種加工技術(shù)——2001年中國機(jī)械工程學(xué)會年會暨第九屆全國特種加工學(xué)術(shù)年會論文集[C];2001年

3 吳安德;趙劍峰;黃因慧;王幫峰;呂益艷;余承業(yè);;噴射式電鑄技術(shù)研究[A];2001年中國機(jī)械工程學(xué)會年會暨第九屆全國特種加工學(xué)術(shù)年會論文集[C];2001年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 記者 吳信華 何少強(qiáng);一項(xiàng)成果將引發(fā)廁具的一場革命[N];廣東科技報(bào);2003年

2 馬健;高效節(jié)水噴射式?jīng)_洗廁具亮相京城[N];中國房地產(chǎn)報(bào);2004年

3 沈素華 佳蓓;科行噴射式破碎機(jī)通過科技成果鑒定[N];中國建材報(bào);2001年

4 劉懷平 張福林;噴射式破碎機(jī)在水泥粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用[N];中國建材報(bào);2001年

5 介知;無水箱式馬桶[N];中國房地產(chǎn)報(bào);2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 敖翔;噴射式旋轉(zhuǎn)床流體力學(xué)及內(nèi)動(dòng)密封的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2013年

2 劉紀(jì)云;噴射式復(fù)合制冷及其在低品位能量回收應(yīng)用[D];廣西大學(xué);2016年

3 李鵬;噴射式抽真空系統(tǒng)氣體動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)與熱力學(xué)優(yōu)化分析[D];大連理工大學(xué);2016年

4 張威;多次噴射對進(jìn)氣道噴射式氫發(fā)動(dòng)機(jī)影響的數(shù)值模擬研究[D];華北水利水電大學(xué);2016年

5 劉劍寧;直接接觸噴射式冰漿制備技術(shù)研究[D];上海海事大學(xué);2007年

6 謝愛勇;噴射式超重力旋轉(zhuǎn)床液體初始分布及性能的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2009年

7 邢曉康;順流三效蒸汽噴射式熱泵蒸發(fā)系統(tǒng)的計(jì)算[D];河北工業(yè)大學(xué);2013年

8 邱春花;環(huán)周進(jìn)汽型噴射式加熱器特性研究[D];華北電力大學(xué)（河北）;2007年

9 張濤;噴射式液體輸送泵內(nèi)部流場的數(shù)值模擬與優(yōu)化研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2011年

10 石鑫;新型噴射式流動(dòng)注射電化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)的建立及其免疫檢測的應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2011年

，

本文編號：890344