点火室式天然气发动机性能模拟研究
发布时间：2020-12-23 14:20
在能源紧缺与环境污染日愈严峻的今天,发动机的可持续发展面临着重大的考验,寻求一种理想的替代燃料是解决这一问题的有效途径之一。天然气因其在世界范围内的储存量大、燃烧产物清洁以及价格相对低廉等优点而逐渐成为人们的研究热点,具有十分广阔的应用前景。天然气发动机应用稀燃技术能够降低燃烧温度,减少NO_x排放,并提高热效率和降低燃气消耗,但同时也具有燃烧不稳定、循环变动大等问题,因此需要提高其点火的可靠性。本文中的天然气发动机采用了点火室式燃烧系统,通过火花塞放电引燃点火室中较浓的混合气,产生高温高压的火焰经由连通点火室与主燃室的喷孔形成射流,进入主燃室后点燃其中的较稀混合气,并产生较强烈的扰动,从而提升天然气的燃烧速率,达到充分燃烧的目的。本文针对一款缸径为320 mm的点火室式天然气发动机,应用三维CFD软件CONVERGE建立了包括点火室、主燃室以及进排气道在内的仿真模型,选择合适的计算模型对该发动机的一个工作循环进行仿真模拟计算,以试验数据为基准对发动机模型进行验证和参数标定。设计并分析了点火室喷孔个数、锥形喷孔、中心喷孔、分层喷孔、点火室当量比、点火提前角以及点火室隔热等方案对天然气发...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景
1.2 天然气的燃料特性
1.3 天然气发动机的类型
1.4 国内外天然气发动机研究概况
1.4.1 国内研究现状
1.4.2 国外研究现状
1.5 本文的主要研究内容
2 天然气发动机CFD模型的创建与验证
2.1 发动机数值模拟与软件介绍
2.2 发动机CFD模型创建
2.2.1 发动机参数介绍
2.2.2 模型建立
2.2.3 初始与边界条件
2.2.4 计算模型选择
2.3 发动机模型有效性验证
2.4 本章小结
3 天然气发动机点火室结构设计与优化
3.1 点火室设计概述
3.1.1 点火室对稀薄燃烧的作用
3.1.2 点火室参数设计
3.2 点火室不同喷孔数方案设计与计算
3.2.1 点火室不同喷孔数方案设计
3.2.2 喷孔数对点火室燃烧参数的影响
3.2.3 喷孔数对温度场的影响
3.2.4 喷孔数对主燃室燃烧参数的影响
3.3 点火室锥形喷孔方案设计与计算
3.3.1 锥形喷孔方案设计
3.3.2 锥形喷孔对点火室燃烧参数的影响
3.3.3 锥形喷孔对温度场的影响
3.3.4 锥形喷孔对主燃室燃烧参数的影响
3.4 点火室中心喷孔方案的设计与计算
3.4.1 中心喷孔方案设计
3.4.2 中心喷孔对点火室燃烧参数的影响
3.4.3 中心喷孔对温度场的影响
3.4.4 中心喷孔对主燃室燃烧参数的影响
3.5 点火室分层喷孔方案设计与计算
3.5.1 分层喷孔方案设计
3.5.2 分层喷孔对点火室燃烧参数的影响
3.5.3 分层喷孔对温度场的影响
3.5.4 分层喷孔对主燃室燃烧参数的影响
3.6 本章小结
4 天然气发动机点火室加浓喷射策略与隔热处理
4.1 点火室燃空当量比对发动机性能的影响
4.1.1 点火室当量比对点火室燃烧参数的影响
4.1.2 点火室当量比对主燃室燃烧参数的影响
4.2 点火提前角对发动机性能的影响
4.2.1 点火提前角对点火室燃烧参数的影响
4.2.2 点火提前角对主燃室燃烧参数的影响
4.3 点火室隔热对发动机性能的影响
4.3.1 点火室隔热对点火室燃烧参数的影响
4.3.2 点火室隔热对主燃室燃烧参数的影响
4.4 本章小结
5 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]车用天然气发动机技术及其应用[J]. 马永新,姜明月. 内燃机与配件. 2018(19)
[2]全球天然气发展格局及我国天然气发展方向分析[J]. 范照伟. 中国矿业. 2018(04)
[3]预燃室对天然气发动机稀薄燃烧的作用及其参数设计[J]. 叶映,董晶瑾,刘腾,王解托,王浒,刘海峰. 小型内燃机与车辆技术. 2017(06)
[4]引燃柴油对中速双燃料发动机燃烧与排放的影响[J]. 余永华,王桂新,杨建国. 柴油机. 2017(05)
[5]大缸径预混气体机燃烧过程仿真研究[J]. 陈荣祥,刘世通,高杰,张强. 内燃机. 2017(04)
[6]MAN双燃料四冲程柴油机的油/气混烧模式及应用[J]. 王书雷,陈业平. 航海. 2017(01)
[7]国内天然气汽车的发展现状及趋势[J]. 王帅兵,秦豪杰,邵方阁. 汽车实用技术. 2016(10)
[8]船用天然气发动机技术现状及发展[J]. 雷伟,甘少炜,周国强,汪立志. 船海工程. 2014(06)
[9]预燃室参数对大缸径天然气发动机燃烧过程影响的研究[J]. 李树生,白书战,邢小伟,贾迎军,李国祥. 内燃机工程. 2012(06)
[10]燃气汽车发动机研究现状与发展趋势[J]. 李西秦,刘冰. 天然气工业. 2009(04)
博士论文
[1]中速柴油机快速混合及低NO_x燃烧研究[D]. 何爽.大连理工大学 2016
[2]燃烧边界条件对车用重型天然气发动机燃烧及排放的影响[D]. 余小草.吉林大学 2013
[3]高性能大功率天然气发动机燃烧系统开发研究[D]. 李树生.山东大学 2013
[4]稀燃天然气发动机燃烧过程研究和燃烧系统开发[D]. 焦运景.天津大学 2009
[5]基于添加剂的天然气HCCI发动机燃烧特性的试验与数值模拟研究[D]. 伊克拉沃.华中科技大学 2009
[6]4SH-N天然气发动机工作过程优化及排放控制[D]. 杨立平.吉林大学 2008
[7]压燃式天然气发动机燃烧过程模拟计算和试验研究[D]. 郑清平.天津大学 2006
[8]低散热压缩着火天然气发动机燃烧过程的试验研究[D]. 张德福.天津大学 2005
硕士论文
[1]预燃室式分层稀燃气体发动机的燃烧和排放特性研究[D]. 陈良.江苏大学 2016
[2]低速二冲程船用主机工作过程三维数值模拟研究[D]. 翟君.大连理工大学 2015
[3]船用中速柴油/天然气双燃料发动机燃烧性能试验研究[D]. 刘康.山东大学 2015
[4]直喷式天然气发动机性能模拟研究与优化[D]. 肖红.西南交通大学 2014
[5]气体燃料船用主机预燃室加浓喷射过程研究[D]. 曲闯.大连理工大学 2014
[6]CNG发动机缸内低压直喷控制研究[D]. 汪科任.西华大学 2014
[7]气体燃料船用主机工作过程三维数值模拟研究[D]. 张春焕.大连理工大学 2013
[8]天然气发动机空燃比控制系统研究与开发[D]. 赵海艳.山东大学 2012
[9]天然气发动机的仿真优化与性能提高研究[D]. 郭子锐.上海交通大学 2012
[10]电控喷射单一燃料天然气轿车发动机的性能研究[D]. 管磊.天津大学 2012
本文编号：2933859
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景
1.2 天然气的燃料特性
1.3 天然气发动机的类型
1.4 国内外天然气发动机研究概况
1.4.1 国内研究现状
1.4.2 国外研究现状
1.5 本文的主要研究内容
2 天然气发动机CFD模型的创建与验证
2.1 发动机数值模拟与软件介绍
2.2 发动机CFD模型创建
2.2.1 发动机参数介绍
2.2.2 模型建立
2.2.3 初始与边界条件
2.2.4 计算模型选择
2.3 发动机模型有效性验证
2.4 本章小结
3 天然气发动机点火室结构设计与优化
3.1 点火室设计概述
3.1.1 点火室对稀薄燃烧的作用
3.1.2 点火室参数设计
3.2 点火室不同喷孔数方案设计与计算
3.2.1 点火室不同喷孔数方案设计
3.2.2 喷孔数对点火室燃烧参数的影响
3.2.3 喷孔数对温度场的影响
3.2.4 喷孔数对主燃室燃烧参数的影响
3.3 点火室锥形喷孔方案设计与计算
3.3.1 锥形喷孔方案设计
3.3.2 锥形喷孔对点火室燃烧参数的影响
3.3.3 锥形喷孔对温度场的影响
3.3.4 锥形喷孔对主燃室燃烧参数的影响
3.4 点火室中心喷孔方案的设计与计算
3.4.1 中心喷孔方案设计
3.4.2 中心喷孔对点火室燃烧参数的影响
3.4.3 中心喷孔对温度场的影响
3.4.4 中心喷孔对主燃室燃烧参数的影响
3.5 点火室分层喷孔方案设计与计算
3.5.1 分层喷孔方案设计
3.5.2 分层喷孔对点火室燃烧参数的影响
3.5.3 分层喷孔对温度场的影响
3.5.4 分层喷孔对主燃室燃烧参数的影响
3.6 本章小结
4 天然气发动机点火室加浓喷射策略与隔热处理
4.1 点火室燃空当量比对发动机性能的影响
4.1.1 点火室当量比对点火室燃烧参数的影响
4.1.2 点火室当量比对主燃室燃烧参数的影响
4.2 点火提前角对发动机性能的影响
4.2.1 点火提前角对点火室燃烧参数的影响
4.2.2 点火提前角对主燃室燃烧参数的影响
4.3 点火室隔热对发动机性能的影响
4.3.1 点火室隔热对点火室燃烧参数的影响
4.3.2 点火室隔热对主燃室燃烧参数的影响
4.4 本章小结
5 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]车用天然气发动机技术及其应用[J]. 马永新,姜明月. 内燃机与配件. 2018(19)
[2]全球天然气发展格局及我国天然气发展方向分析[J]. 范照伟. 中国矿业. 2018(04)
[3]预燃室对天然气发动机稀薄燃烧的作用及其参数设计[J]. 叶映,董晶瑾,刘腾,王解托,王浒,刘海峰. 小型内燃机与车辆技术. 2017(06)
[4]引燃柴油对中速双燃料发动机燃烧与排放的影响[J]. 余永华,王桂新,杨建国. 柴油机. 2017(05)
[5]大缸径预混气体机燃烧过程仿真研究[J]. 陈荣祥,刘世通,高杰,张强. 内燃机. 2017(04)
[6]MAN双燃料四冲程柴油机的油/气混烧模式及应用[J]. 王书雷,陈业平. 航海. 2017(01)
[7]国内天然气汽车的发展现状及趋势[J]. 王帅兵,秦豪杰,邵方阁. 汽车实用技术. 2016(10)
[8]船用天然气发动机技术现状及发展[J]. 雷伟,甘少炜,周国强,汪立志. 船海工程. 2014(06)
[9]预燃室参数对大缸径天然气发动机燃烧过程影响的研究[J]. 李树生,白书战,邢小伟,贾迎军,李国祥. 内燃机工程. 2012(06)
[10]燃气汽车发动机研究现状与发展趋势[J]. 李西秦,刘冰. 天然气工业. 2009(04)
博士论文
[1]中速柴油机快速混合及低NO_x燃烧研究[D]. 何爽.大连理工大学 2016
[2]燃烧边界条件对车用重型天然气发动机燃烧及排放的影响[D]. 余小草.吉林大学 2013
[3]高性能大功率天然气发动机燃烧系统开发研究[D]. 李树生.山东大学 2013
[4]稀燃天然气发动机燃烧过程研究和燃烧系统开发[D]. 焦运景.天津大学 2009
[5]基于添加剂的天然气HCCI发动机燃烧特性的试验与数值模拟研究[D]. 伊克拉沃.华中科技大学 2009
[6]4SH-N天然气发动机工作过程优化及排放控制[D]. 杨立平.吉林大学 2008
[7]压燃式天然气发动机燃烧过程模拟计算和试验研究[D]. 郑清平.天津大学 2006
[8]低散热压缩着火天然气发动机燃烧过程的试验研究[D]. 张德福.天津大学 2005
硕士论文
[1]预燃室式分层稀燃气体发动机的燃烧和排放特性研究[D]. 陈良.江苏大学 2016
[2]低速二冲程船用主机工作过程三维数值模拟研究[D]. 翟君.大连理工大学 2015
[3]船用中速柴油/天然气双燃料发动机燃烧性能试验研究[D]. 刘康.山东大学 2015
[4]直喷式天然气发动机性能模拟研究与优化[D]. 肖红.西南交通大学 2014
[5]气体燃料船用主机预燃室加浓喷射过程研究[D]. 曲闯.大连理工大学 2014
[6]CNG发动机缸内低压直喷控制研究[D]. 汪科任.西华大学 2014
[7]气体燃料船用主机工作过程三维数值模拟研究[D]. 张春焕.大连理工大学 2013
[8]天然气发动机空燃比控制系统研究与开发[D]. 赵海艳.山东大学 2012
[9]天然气发动机的仿真优化与性能提高研究[D]. 郭子锐.上海交通大学 2012
[10]电控喷射单一燃料天然气轿车发动机的性能研究[D]. 管磊.天津大学 2012
本文编号：2933859
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