天然气替代率影响X6170柴油/天然气双燃料发动机燃烧过程的仿真研究

发布时间：2025-02-13 19:31

　　船舶工业的可持续发展面临着能源与环境的双重挑战，利用天然气替代部分柴油是解决这一问题的有效途径之一。当前，在原柴油机基础上加装天然气喷射或混合装置改装成预混天然气/柴油双燃料发动机的方法，已成为行业内推崇的技术路线。但当前国内改装的船用预混天然气/柴油双燃料发动机普遍存在天然气替代率偏低的问题。 为了进一步提高天然气替代率，需要对双燃料发动机的燃烧特性进行深入研究。本文选定对双燃料发动机燃烧过程有重要影响的不同的喷油时刻和EGR率参数条件，研究不同天然气替代率对双燃料发动机燃烧过程的影响。其中工况选择为600r/min，过量空气系数为1.5的大负荷工况，保证喷油速率不变，喷油时刻分别选取5°BTDC、2°ATDC和5°ATDC，EGR率选取30%和0%。在各种工况参数条件下研究天然气替代率分别为90%、70%、50%和纯柴油时双燃料发动机燃烧过程产生的差异。 首先，应用PRO/E软件建立燃烧室的几何模型，并采用AVL FIRE软件中的FEP网格划分工具对燃烧室网格进行划分。燃烧模型则选用CFD耦合正庚烷与甲烷反应组成的简化化学反应机理。根据实验数据对初始条件和边界条件进行设置，并...

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【部分图文】：

图1.12011年中国能源结构图

图1.12011年中国能源结构图天然气资源非常丰富[7]，但我国的天然气能源利用比例只占界平均水平的1/8左右。这与我国当前的能源结构不合理有关赖煤炭作为主要能源，而对清洁燃料天然气的利用率相对偏我国近期的能源结构图。目前我国正努力提供大力提高天然气境，并提出了一系列切....

图1.2预混天然气/柴油双燃料发动机简图

图1.2预混天然气/柴油双燃料发动机简图天然气替代率的计算方法如公式（1-1）所示。天然气替代率公式：Z=100(%)…………………(1-1)mgas和mdiesel分别表示天然气和柴油的质量。其中甲烷的热值qgas取为49.8MJ/kg,柴油的热值取为43MJ/....

图2.1喷雾模型示例图

混合气流以及壁面发生一连串复杂的物理作用即燃油从喷嘴喷射入发动机气缸，在缸内的高温和高压及湍流作用下，先由射流破裂变成油滴，然后油滴破裂再变成子油滴。同时还会出现油滴的减速，运动规律的改变，液滴蒸发，液滴之间的碰撞，液滴与燃烧室缸壁的碰撞等物理现象如图2.1所示，在着火之后喷....

图2.2油滴碰壁

图2.2油滴碰壁2.3湍流模型上述2.1.1小节的守恒方程均是针对于层流情况建立的，然而发动机的缸内燃烧属于湍流燃烧，缸内的实际流动一般是强烈瞬变的湍流状态。在整个发动机工作过程当中，缸内的气体一直进行着瞬息万变而又极其复杂的湍流运动。在内燃机工作过程包括燃烧过程中这....

本文编号：4034006