双燃料发动机热平衡分析

发布时间：2021-05-14 21:14

　　面对燃油资源的枯竭与海事法规严格要求的双重压力,发展节能减排型船舶发动机对航运经济良性发展及自然环境保护尤为重要。双燃料发动机采用低碳型替代燃料结合传统化石燃料面对不同操作情景运行不同模式是实现船舶节能减排及安全的有效途径之一。但发动机内部能耗分布不够细化,不利于指导操作和全面的能效评估。从热平衡的角度分析双燃料发动机各模块能量损失、燃烧特性,可从操作上和管理上挖掘更为节能的可行措施,也是揭示天然气/柴油双燃料发动机燃烧理论的重要组成部分。热平衡分析模拟系统可作为轮机模拟器的子系统,同时也是智能能效、数字船舶的体现;因此,进行双燃料发动机热平衡分析及开发热平衡分析模拟系统具有重要意义。本文以“海洋石油301”轮发动机——Wartsila 9L34DF双燃料发动机为研究对象,采用Matlab/S imulink为仿真工具建立模块化双燃料发动机模型并分别通过静态、动态仿真验证了模型的精确度和实时性,从而获取发动机运行数据集,通过补齐缺省值手段,解决了因缺乏参数无法对发动机进行准确热平衡分析的难题。发动机热平衡模型以发动机系统为控制体,建立适用天然气/柴油双燃料发动机基于热力学第一定律、第二... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 天然气燃料
        1.1.2 天然气/柴油双燃料发动机
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 双燃料发动机建模国内外研究现状
        1.2.2 双燃料发动机热力学分析国内外研究现状
        1.2.3 能源监测管理软件国内外研究现状
    1.3 课题研究内容
2 双燃料发动机热力性能数学模型
    2.1 研究对象概述
    2.2 建模方法与基本理论
    2.3 工质的热力学性质
    2.4 空冷器热力性能计算模型
    2.5 进气系统热力性能数学模型
    2.6 气缸热力性能数学模型
        2.6.1 燃烧放热模型
        2.6.2 换气过程流量计算模型
        2.6.3 气缸体散热模型
        2.6.4 气缸工作容积
    2.7 排气系统热力性能数学模型
    2.8 涡轮增压器热力性能数学模型
        2.8.1 涡轮机数学模型
        2.8.2 压气机数学模型
    2.9 本章小结
3 双燃料发动机Simulink模型及验证
    3.1 双燃料发动机模型
    3.2 模型验证
        3.2.1 静态仿真验证
        3.2.2 动态仿真验证
    3.3 本章小结
4 基于热力学定律的能量分析和(?)分析
    4.1 能量分析计算模型
        4.1.1 能量平衡理论分析
        4.1.2 能量平衡方程各能量项计算
    4.2 能量分析结果
    4.3 (?)平衡计算模型
        4.3.1 (?)平衡理论分析
        4.3.2 (?)平衡方程各(?)项计算
    4.4 (?)分析结果
    4.5 本章小结
5 燃烧特性分析及热平衡分析模拟系统开发
    5.1 基于模型的燃烧特性分析
    5.2 双燃料发动机热平衡分析模拟系统设计与开发
        5.2.1 设计思路
        5.2.2 模块源程序开发
        5.2.3 热平衡分析模拟系统模型
        5.2.4 热平衡模拟系统界面设计
        5.2.5 模拟系统计算流程
    5.3 热平衡分析模拟系统实现
        5.3.1 双燃料发动机模拟界面
        5.3.2 能量分析模拟界面
    5.4 本章小结
结论
参考文献
附录一 发动机子模块模型
附录二 发动机测量值与计算值
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]预混合气浓度和温度对DMCC发动机运行边界的影响[J]. 姚春德,韩国鹏,银增辉,刘军恒.  内燃机学报. 2015(01)
[2]内燃机行业发展及展望[J]. 盖景川.  山东工业技术. 2014(09)
[3]柴油机燃用生物柴油放热规律及燃烧过程等容度研究[J]. 马志义,陈昊,宋俊良,李阳阳.  公路与汽运. 2013(03)
[4]潍柴动力西港新能源发动机有限公司推出中国首台大功率高压直喷天然气发动机[J]. 姬瓅瓅.  交通世界（运输.车辆）. 2012(04)
[5]世界能源现状与内燃机的发展机遇[J]. 朱剑明,彭代勇.  内燃机工程. 2011(02)
[6]双燃料发动机放热率计算和试验分析[J]. 汤东,胡正权,刘胜吉.  内燃机工程. 2007(01)
[7]大型低速柴油机工作过程建模与仿真[J]. 王海燕,张均东,曾鸿.  大连海事大学学报. 2006(02)
[8]双燃料发动机燃烧放热规律模型及实验研究[J]. 崔晓敏,田江平,周俊杰,隆武强.  热科学与技术. 2005(03)
[9]柴油引燃天然气发动机燃烧过程的研究[J]. 宋金瓯,姚春德,姚广涛,姜泽军.  热科学与技术. 2005(02)
[10]柴油机喷雾混合过程数值模拟的发展与现状[J]. 李向荣,苟晨华,孙柏刚,马维忍.  车用发动机. 2004(02)

博士论文
[1]轮机模拟器发动机建模方法研究[D]. 唐元元.大连海事大学 2018
[2]柴油/甲醇双燃料燃烧热力平衡分析[D]. 韩国鹏.天津大学 2017
[3]宽馏程燃料及燃烧边界条件对压燃式发动机燃烧及排放的影响研究[D]. 肖森林.吉林大学 2016
[4]高稀释—预混合天然气发动机燃烧过程分析与优化[D]. 李伟峰.吉林大学 2016
[5]满足国Ⅳ排放法规的DMCC柴油机及其道路试验研究[D]. 刘军恒.天津大学 2014
[6]LNG船推进系统建模与仿真研究[D]. 甘辉兵.大连海事大学 2012

硕士论文
[1]LNG船双燃料主机建模与仿真研究[D]. 陈龙.大连海事大学 2017
[2]海洋工程船舶综合推进系统建模与仿真[D]. 唐元元.大连海事大学 2015



本文编号：3186341