170船用柴油机燃烧系统优化模拟研究

发布时间：2024-03-09 19:56

　　柴油机缸内气体流动、喷油与燃烧室形状的合理匹配,有助于改善气缸内的燃烧过程,从而降低污染物排放与燃油消耗率。为了满足日益严格的排放法规、改善燃油经济性,本文开展了170增压中冷船用柴油机燃烧系统的优化模拟研究。基于原机燃烧室形状,保证压缩比不变,设计出了三种燃烧室形状,在AVL Fire软件中建立其燃烧系统的仿真模型,研究标定工况下燃烧室形状对柴油机缸内燃烧与排放的影响。结果表明:波浪形燃烧室、Ⅰ型双层分流燃烧室与Ⅱ型双层分流燃烧室均有助于改善燃油经济性,其IMEP分别较原机高3.01%、2.68%、1.59%;波浪形燃烧室的NO_x排放较原机降低5.0%;Ⅰ型双层分流燃烧室与波浪形燃烧室的soot排放分别较原机降低7.6%、2.8%。利用正交设计法,考虑参数间的交互作用,设计了柴油机燃烧系统的进气涡流比、喷油夹角、喷嘴伸出高度、喷油持续期、喷孔孔径以及燃烧室形状间的多参数匹配方案。选取NO_x排放量、soot排放量和指示功作为优化目标,利用多目标优化函数,在船用柴油机E3循环的多工况下,研究不同参数匹配方案对燃油经济性和排放性能的综合影响。通过...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 内燃机面临的挑战和解决措施
        1.2.1 石油能源和大气环境的现状
        1.2.2 技术措施和排放法规
    1.3 柴油机燃烧室形状的国内外研究现状
    1.4 柴油机进气涡流比匹配的国内外研究现状
    1.5 柴油机喷油参数匹配的国内外研究现状
    1.6 本文的研究意义及内容
2 AVL Fire软件理论基础
    2.1 湍流模型
        2.1.1 RNG k-ε模型
        2.1.2 k-ζ-f模型
    2.2 喷雾模型
        2.2.1 蒸发模型
        2.2.2 破碎模型
        2.2.3 油滴相互作用模型
        2.2.4 碰壁模型
    2.3 燃烧模型
    2.4 排放模型
        2.4.1 soot模型
        2.4.2 NO_x模型
    2.5 本章小结
3 燃烧室形状对船用柴油机燃烧和排放的影响
    3.1 原机仿真模型建立与验证
        3.1.1 发动机主要技术参数
        3.1.2 燃烧室移动网格生成
        3.1.3 求解器设置
        3.1.4 原机仿真模型验证
        3.1.5 原机标定工况下的仿真结果及分析
    3.2 燃烧室形状设计
    3.3 燃烧室形状优化结果
        3.3.1 燃烧室形状对当量比的影响
        3.3.2 燃烧室形状对缸内压力和温度的影响
        3.3.3 燃烧室形状对NO_x和soot排放的影响
    3.4 本章小结
4 基于正交设计的柴油机燃烧系统优化
    4.1 有交互作用的正交设计法
    4.2 多目标优化
        4.2.1 单工况的多目标优化
        4.2.2 多工况的多目标优化
    4.3 结果分析
        4.3.1 100%工况的优化方案
        4.3.2 75%工况的优化方案
        4.3.3 50%工况的优化方案
        4.3.4 25%工况的优化方案
        4.3.5 多工况优化方案
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3923860