低速双燃料发动机性能预测及仿真分析

发布时间：2020-09-01 18:21

　　 随着排放法规的逐步提升,天然气在船舶领域中的地位也在逐渐加重。目前天然气燃料的发展趋势主要影响中速发动机市场,特别是LNG船舶中已有成熟产品,如W?rtsil?公司的Flex-DF机与MAN公司的ME-GI机。本文将主要对W?rtsil?公司的Flex-DF机型进行研究,掌握低压喷射的低速二冲程双燃料发动机结构特点,采用仿真技术对40DF低速双燃料发动机进行方案设计以及性能分析。以W?rtsil?公司的RT-Flex50DF为基础,在此基础上对40DF低速双燃料发动机进行开发。收集了RT-Flex50DF以及X40-B低速双燃料发动机的相关资料,包括结构参数,试验数据等,利用GT-POWER软件建立了低速双燃料发动机仿真模型,实现了柴油模式以及天然气模式仿真计算。仿真模型建立完成后,通过比较RT-Flex50DF仿真结果与不同负荷工况下标定参数,验证模型正确性后,对40DF低速双燃料发动机进行计算及分析。由于40DF低速双燃料发动机缺乏相关实验数据,通过分析GTD数据库计算相似机型性能参数,分析在相同转速功率下,各个设计工况下以及不同运行模式下性能参数的变化趋势,通过灰色预测模型计算预测40DF低速双燃料发动机的性能参数的大致范围,并在缺乏实验数据条件下提出Wiebe燃烧模型和三角形燃烧模型的仿真方法,并通过与实验数据的对比,可以发现Wiebe燃烧模型以及三角形燃烧模型仿真结果准确性较高,而且相较与Wiebe燃烧模型,三角形燃烧模型调节过程更加简便。结合RT-Flex50DF和X40-B的参数特点,建立40DF仿真模型,对比分析仿真结果与灰色预测结果,确认参数接近且发展趋势一致,则证明40DF仿真模型计算结果合理可靠在40DF仿真模型的基础上,研究燃气模式稀薄燃烧下的发动机性能以及排放。由于喷油提前角对燃气消耗率影响重大,而过量空气系数对发动机进气量影响重大,因此分别分析喷油提前角和过量空气系数对稀薄燃烧下发动机性能、燃烧以及排放的影响。研究了燃气模式下克服环境条件的调制策略,通过仿真计算,研究了不同环境条件对发动机性能的影响,并在此基础上,制定了克服环境条件的调制策略,通过仿真计算,验证了策略是否可靠。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK401
【部分图文】：

IMO的NOx排放限值

IMO对燃油硫含量的限制仅仅使用柴油机技术已经无法完全满足严格的法规，为此船用低速机需要不

Tier III 排放标准，仍然需要安装后处理装置。发动机改装成双燃料发动机时需要对原发动机点如下：应系统（FGSS）烧循环发动机和 Diesel 燃烧循环发动机燃气喷系统也有差别。Diesel 发动机的燃气供气系统右（使用乙烷作为燃料时喷射压力需要达到 。在发动机与 FGSS 之间通过燃气阀块（GVT）括一个过滤器、两个截止阀和一个放气阀，来燃气并不会被送入发动机。GVT 中还有惰性气进行吹扫。统气通过燃气控制阀块喷入气缸所需要组成部件。

【参考文献】

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本文编号：2810092