基于VGT/EGR技术的某游艇发动机性能研究及其优化
发布时间：2021-07-23 12:09
随着国内游艇数量的不断上升,其节能和减排问题日益受到广泛关注。VGT技术与EGR技术作为提高游艇发动机性能的重要技术手段,其研究价值也日益凸显。本文以某游艇发动机OED483Q为原型,利用GT-Power软件展开研究,旨在提高该游艇发动机性能,为VGT系统与EGR系统的控制策略制定提供理论指导。首先描述了该游艇发动机缸内燃烧过程的数学模型,探究GT-Power仿真计算的理论基础。而后建立了游艇发动机的整机模型,利用试验台架测试得到的结果与仿真计算值进行了校准验证,得到了精确的仿真模型,为后续的计算奠定基础。分析了发动机与增压器匹配理论及其评价体系,对所选取的GTB15型可变截面涡轮增压器进行了匹配计算,结果显示涡轮与压气机均与该游艇发动机匹配良好。其次分析了全负荷工况下游艇发动机采用可变截面涡轮增压相对于普通增压的优势。在推进特性工况下,探究不采用EGR时VGT导流叶片开度对该游艇发动机性能的影响。利用仿真软件建立了基于VGT导流叶片开度的PID控制模型,经过计算,得到了推进特性工况下最佳VGT导流叶片开度曲线。而后,选取了典型固定开度与最佳开度下性能进行对比,进一步揭示了采用VGT的...
【文章来源】：集美大学福建省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 发动机VGT与EGR技术概述
1.2.1 发动机VGT技术
1.2.2 发动机EGR技术
1.3 发动机VGT与EGR技术发展概况
1.3.1 发动机VGT技术发展概况
1.3.2 发动机EGR技术发展概况
1.4 本文研究内容
第2章 游艇发动机仿真模型建立
2.1 数学模型
2.1.1 基于零维模型的缸内过程
2.1.2 燃烧模型
2.1.3 传热模型
2.1.4 进排气过程数学模型
2.1.5 增压器压气机与涡轮数学模型
2.2 GT-POWER的仿真模型建立
2.2.1 建模准备
2.2.2 模型建立与参数定义
2.3 本章小结
第3章 模型校验及增压器匹配
3.1 试验台架及模型校验
3.1.1 试验台架
3.1.2 校验方法
3.2 基于GT-POWER的增压器匹配仿真分析
3.2.1 增压压力对动力性和进气流量影响分析
3.2.2 发动机与增压器匹配要求
3.2.3 游艇发动机VGT匹配仿真
3.3 VGT优势分析
3.3.1 VGT匹配优势理论分析
3.3.2 外特性下VGT与WGT对比分析
3.4 本章小结
第4章 VGT开度和EGR率对发动机性能的影响分析
4.1 推进特性工况分析
4.1.1 VGT导流叶片开度对游艇发动机性能影响
4.1.2 推进特性最佳VGT开度的确定
4.1.3 GT-Power中PID控制器介绍
4.1.4 推进特性各转速最佳VGT开度曲线
4.1.5 最佳VGT开度与固定开度的性能对比
4.2 EGR率对游艇发动机性能影响仿真分析
4.2.1 EGR率对增压压力及进气流量影响分析
4.2.2 EGR率对游艇发动机性能影响分析
4.3 本章小结
第5章 VGT与EGR的DOE优化研究
5.1 关于DOE简单介绍
5.2 某一典型工况EGR率和VGT开度优化研究
5.2.1 关于DOE设置
5.2.2 计算结果分析
5.3 VGT导流叶片开度与EGR率的优化研究
5.3.1 优化方案设计
5.3.2 优化结果分析
5.4 本章小结
第6章 全文总结及工作展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
在校期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]VGT叶片开度对二级增压柴油机高海拔燃烧特性与性能的影响[J]. 董素荣,刘瑞林,周广猛,刘卓学,熊春友,刘鹏宇. 内燃机学报. 2017(03)
[2]可变截面涡轮性能试验研究及流量特性预测[J]. 周鹏程,王贺春,王银燕,金鑫. 应用科技. 2018(05)
[3]基于多目标优化的柴油机VNT–vEGR系统开发研究[J]. 倪计民,高旭南,石秀勇,陈泓,刘思. 机械工程学报. 2016(02)
[4]车用涡轮增压器瞬态加速性能及其评价方法研究[J]. 黄若,尚文涛,张威力. 内燃机工程. 2014(02)
[5]船用柴油机应对IMO Tier Ⅲ排放法规的技术措施[J]. 张东明,平涛,闫萍,张文正,孙强. 柴油机. 2011(04)
[6]基于GT-POWER的柴油机排放仿真分析[J]. 张永栋,朱文英,倪江忠. 农业装备与车辆工程. 2011(03)
[7]发动机的GT-POWER模拟和试验验证分析[J]. 朱荣福,王强,张鹏. 黑龙江工程学院学报(自然科学版). 2010(01)
[8]VGT可调机构配合间隙优化研究[J]. 张哲,马朝臣,邓康耀. 内燃机学报. 2006(06)
[9]EGR和VNT的匹配对增压柴油机排放的影响[J]. 王天灵,李骏,吴君华,王占峰. 吉林大学学报(工学版). 2006(04)
[10]基于PWM方式的变几何涡轮增压器可调喷嘴气动执行机构[J]. 张志强,马朝臣. 节能技术. 2006(01)
博士论文
[1]柴油燃料燃烧碳烟颗粒生成机理与演变规律的试验和数值研究[D]. 陈亮.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]柴油机米勒循环与EGR技术的研究[D]. 宋贵涛.哈尔滨工程大学 2017
[2]船用柴油机EGR与掺水燃烧技术的研究[D]. 张超.哈尔滨工程大学 2016
[3]2.0TC高压共轨柴油机EGR控制策略的研究[D]. 栾晓芳.吉林大学 2014
[4]EGR率对柴油机燃烧排放性能影响仿真分析[D]. 温永美.重庆交通大学 2012
[5]基于VGT技术的乘用车柴油机性能提高分析及其优化研究[D]. 尹凌.湖南大学 2012
[6]柴油机微粒捕集器再生仿真[D]. 马义.武汉理工大学 2011
[7]YC6105ZLQ柴油机废气再循环技术应用研究[D]. 吴南.吉林大学 2005
[8]可变喷嘴涡轮增压器电控系统开发[D]. 赵佳佳.吉林大学 2004
本文编号：3299263
【文章来源】：集美大学福建省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 发动机VGT与EGR技术概述
1.2.1 发动机VGT技术
1.2.2 发动机EGR技术
1.3 发动机VGT与EGR技术发展概况
1.3.1 发动机VGT技术发展概况
1.3.2 发动机EGR技术发展概况
1.4 本文研究内容
第2章 游艇发动机仿真模型建立
2.1 数学模型
2.1.1 基于零维模型的缸内过程
2.1.2 燃烧模型
2.1.3 传热模型
2.1.4 进排气过程数学模型
2.1.5 增压器压气机与涡轮数学模型
2.2 GT-POWER的仿真模型建立
2.2.1 建模准备
2.2.2 模型建立与参数定义
2.3 本章小结
第3章 模型校验及增压器匹配
3.1 试验台架及模型校验
3.1.1 试验台架
3.1.2 校验方法
3.2 基于GT-POWER的增压器匹配仿真分析
3.2.1 增压压力对动力性和进气流量影响分析
3.2.2 发动机与增压器匹配要求
3.2.3 游艇发动机VGT匹配仿真
3.3 VGT优势分析
3.3.1 VGT匹配优势理论分析
3.3.2 外特性下VGT与WGT对比分析
3.4 本章小结
第4章 VGT开度和EGR率对发动机性能的影响分析
4.1 推进特性工况分析
4.1.1 VGT导流叶片开度对游艇发动机性能影响
4.1.2 推进特性最佳VGT开度的确定
4.1.3 GT-Power中PID控制器介绍
4.1.4 推进特性各转速最佳VGT开度曲线
4.1.5 最佳VGT开度与固定开度的性能对比
4.2 EGR率对游艇发动机性能影响仿真分析
4.2.1 EGR率对增压压力及进气流量影响分析
4.2.2 EGR率对游艇发动机性能影响分析
4.3 本章小结
第5章 VGT与EGR的DOE优化研究
5.1 关于DOE简单介绍
5.2 某一典型工况EGR率和VGT开度优化研究
5.2.1 关于DOE设置
5.2.2 计算结果分析
5.3 VGT导流叶片开度与EGR率的优化研究
5.3.1 优化方案设计
5.3.2 优化结果分析
5.4 本章小结
第6章 全文总结及工作展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
在校期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]VGT叶片开度对二级增压柴油机高海拔燃烧特性与性能的影响[J]. 董素荣,刘瑞林,周广猛,刘卓学,熊春友,刘鹏宇. 内燃机学报. 2017(03)
[2]可变截面涡轮性能试验研究及流量特性预测[J]. 周鹏程,王贺春,王银燕,金鑫. 应用科技. 2018(05)
[3]基于多目标优化的柴油机VNT–vEGR系统开发研究[J]. 倪计民,高旭南,石秀勇,陈泓,刘思. 机械工程学报. 2016(02)
[4]车用涡轮增压器瞬态加速性能及其评价方法研究[J]. 黄若,尚文涛,张威力. 内燃机工程. 2014(02)
[5]船用柴油机应对IMO Tier Ⅲ排放法规的技术措施[J]. 张东明,平涛,闫萍,张文正,孙强. 柴油机. 2011(04)
[6]基于GT-POWER的柴油机排放仿真分析[J]. 张永栋,朱文英,倪江忠. 农业装备与车辆工程. 2011(03)
[7]发动机的GT-POWER模拟和试验验证分析[J]. 朱荣福,王强,张鹏. 黑龙江工程学院学报(自然科学版). 2010(01)
[8]VGT可调机构配合间隙优化研究[J]. 张哲,马朝臣,邓康耀. 内燃机学报. 2006(06)
[9]EGR和VNT的匹配对增压柴油机排放的影响[J]. 王天灵,李骏,吴君华,王占峰. 吉林大学学报(工学版). 2006(04)
[10]基于PWM方式的变几何涡轮增压器可调喷嘴气动执行机构[J]. 张志强,马朝臣. 节能技术. 2006(01)
博士论文
[1]柴油燃料燃烧碳烟颗粒生成机理与演变规律的试验和数值研究[D]. 陈亮.华中科技大学 2013
硕士论文
[1]柴油机米勒循环与EGR技术的研究[D]. 宋贵涛.哈尔滨工程大学 2017
[2]船用柴油机EGR与掺水燃烧技术的研究[D]. 张超.哈尔滨工程大学 2016
[3]2.0TC高压共轨柴油机EGR控制策略的研究[D]. 栾晓芳.吉林大学 2014
[4]EGR率对柴油机燃烧排放性能影响仿真分析[D]. 温永美.重庆交通大学 2012
[5]基于VGT技术的乘用车柴油机性能提高分析及其优化研究[D]. 尹凌.湖南大学 2012
[6]柴油机微粒捕集器再生仿真[D]. 马义.武汉理工大学 2011
[7]YC6105ZLQ柴油机废气再循环技术应用研究[D]. 吴南.吉林大学 2005
[8]可变喷嘴涡轮增压器电控系统开发[D]. 赵佳佳.吉林大学 2004
本文编号：3299263
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3299263.html
