气体燃料船用主机预燃室加浓喷射过程研究

发布时间：2017-10-21 01:20

  本文关键词：气体燃料船用主机预燃室加浓喷射过程研究

  更多相关文章： 气体燃料船用主机 预燃室 流场 PIV 数值模拟

【摘要】：气体燃料船用主机是新一代绿色船舶动力,其与传统柴油机相比在经济性和排放性能方面具有绝对优势,因而近年来发展迅猛。为了提高平均有效压力,减少氮氧化物(NOx)排放并避免爆燃,纯气体燃料船用主机需要采用稀薄燃烧方式。而实现高效稀薄燃烧的关键问题是如何提高点火能量。采用预燃室加浓提高湍流激扰程度、保证可靠点火并形成火焰激扰源是提高点火能量的一种有效措施；因此,预燃室内形成的高质量加浓混合气是实现高效稀薄燃烧的技术基础。为了探究加浓过程中预燃室内流场分布规律,进而理解加浓喷射混合气质量控制规律,本文针对某型号气体燃料大型船用主机的预燃室加浓喷射过程进行了探索研究。 论文在总结流体速度场测试方法的基础上,提出了采用粒子图像测速(PIV)方法对预燃室加浓流场进行测定,完成了实验系统的开发及实验方案的设计。为对实验结果进行补充,本文结合相似原理及理论,利用三维CFD软件STAR-CD对加浓过程中预燃室内流场进行了数值模拟。对加浓过程预燃室内流场分布规律的定性分析结果表明：在原机预燃室中(加浓喷射角度为7°),中心射流贯穿距离较大,能够形成预燃室滚流；这对预燃室内的燃空分布会产生重要影响。 为了明确加浓喷射角度对预燃室流场分布的影响规律,论文还对5°、9°、11°三种加浓喷射角度条件下预燃室内的流场情况进行了实验测试与分析。结果表明：加浓喷射角度为5°和9°时预燃室流场的分布与7°时并无明显差别；在加浓喷射角度为11°时预燃室内流场在中心射流的两侧均产生涡旋,从而推测场内的湍流度增大。不同加浓喷射角度下实验研究为预燃室加浓系统的优化设计提供了有力的依据和指导。
【关键词】：气体燃料船用主机 预燃室 流场 PIV 数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-21
• 1.1 课题背景8-11
• 1.2 大功率气体燃料发动机现有机型简介11-13
• 1.3 气体燃料大型船用主机研究现状13-19
• 1.4 研究内容与方法19-21
• 2 PIV原理及其实验装置简介21-43
• 2.1 内燃机缸内流场测试的意义21-22
• 2.2 速度场测试方法总结22-28
• 2.2.1 热线风速仪法23-24
• 2.2.2 激光多普勒测速(LDA/LDV)24-26
• 2.2.3 粒子图像测速法(PIV)26-28
• 2.3 PIV实验装置介绍28-42
• 2.3.1 模型系统29-35
• 2.3.2 测试及辅助系统35-42
• 2.4 本章小结42-43
• 3 预燃室流场实验探究43-57
• 3.1 相似原理43-44
• 3.2 PIV实验44-51
• 3.2.1 实验条件44-45
• 3.2.2 实验结果45-51
• 3.3 数值模拟51-56
• 3.3.1 STAR-CD简介51
• 3.3.2 控制方程51-53
• 3.3.3 计算模型与模拟结果53-56
• 3.4 本章小结56-57
• 4 不同加浓喷射角度下预燃室流场测试与分析57-64
• 4.1 加浓喷射角度为11°时的预燃室流场57-59
• 4.2 加浓喷射角度为9°时的预燃室流场59-61
• 4.3 加浓喷射角度为5°时的预燃室流场61-63
• 4.4 本章小结63-64
• 5 全文总结与展望64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 附录A 论文部分图中用到的原始图片70-75
• 致谢75-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 尤秋菊;张来斌;王朝晖;段礼祥;樊钥宽;;天然气发动机供气方式及其特点分析[J];柴油机;2007年01期

2 冯立岩;;我国气体燃料大型船用主机发展策略探讨[J];柴油机;2011年05期

3 中村德彦,祝玉文;多点点火发动机的研究[J];车用发动机;1987年03期

4 姚征,陈康民;CFD通用软件综述[J];上海理工大学学报;2002年02期

5 吴志军,尹程秋;运用热线风速仪研究内燃机的流动特性[J];吉林工业大学自然科学学报;1999年02期

6 许宏庆;粒子像测速技术（PIV）和激光散斑测速技术（LSV）的实验研究[J];气动实验与测量控制;1995年02期

7 梁桂华;赵宇;许诺;张卫东;;柴油作为内燃机PIV测试中示踪粒子的论证分析[J];内燃机工程;2005年06期

8 陈浩;刘兵;王金华;黄佐华;苗海燕;王锡斌;蒋德明;;火花点火发动机燃用天然气掺氢混合燃料循环变动研究[J];内燃机学报;2009年01期

9 冯兆强;;火花塞间隙对发动机点火波形影响的研究[J];汽车电器;2007年10期

10 杨小林,严敬;PIV测速原理与应用[J];西华大学学报(自然科学版);2005年01期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 梁桂华;柴油机缸内流场的PIV技术应用研究及数值模拟[D];大连理工大学;2009年

2 焦运景;稀燃天然气发动机燃烧过程研究和燃烧系统开发[D];天津大学;2009年

3 李树生;高性能大功率天然气发动机燃烧系统开发研究[D];山东大学;2013年

，

本文编号：1070465