天然气发动机燃气喷射系统流量特性研究

发布时间：2021-05-07 21:20

　　随着对天然气发动机动力性和排放性要求的不断提高,为了改善天然气发动机燃料供给条件,优化配气控制特性,就需要对天然气发动机燃气喷射系统的流量特性进行深入研究。了解天然气发动机燃气喷射系统的流量特性,一方面可以优化喷射过程中的各项延迟,结合控制系统降低燃料逸散,从而减少排放节约能源,另一方面还可以优化喷射燃气与空气的掺混扩散,提高天然气发动机的燃料利用率。本文提出了从时间和空间两个角度分析燃气喷射系统的流量特性,利用数值方法对不同条件下的燃气喷射系统内的流动状态进行研究,为优化发动机的燃料供给提供了有效的理论依据。首先,基于RANS方法建立了关于燃气喷射系统不完全膨胀射流流动状态所需的数学物理模型,通过Sandia实验室的不完全膨胀射流纹影图像完成了数学物理模型的验证,验证的结果表明了该模型能够很好的捕捉不完全膨胀射流出口处的近场激波结构和流动状态参数,可以使用这一模型对燃气喷射系统的流量特性进行深入研究。其次,借助ANSYS Fluent模拟燃气喷射系统三维瞬态流动过程,参考喷压比为11的仿真结果定义了整个系统燃气喷射过程的攀升期、稳定期、喷射末期三个阶段;从频域上分析了稳定段流量振荡的... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 燃气喷射系统关键特性分析
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本课题研究内容
第2章 燃气喷射系统模型的建立和验证
    2.1 燃气喷射系统几何模型的建立
    2.2 燃气喷射系统数学物理模型的建立
        2.2.1 组分输运模型中的基本方程
        2.2.2 湍流模型
    2.3 燃气喷射系统气体射流喷射过程数学物理模型的验证
        2.3.1 Sandia可视化不完全膨胀射流试验介绍
        2.3.2 对Sandia可视化不完全膨胀射流试验的数值模拟
    2.4 本章小结
第3章 燃气喷射系统质量流率特性的产生机理
    3.1 燃气喷射系统质量流率的影响因素
    3.2 喷射系统网格模型的建立及边界条件的设定
        3.2.1 网格模型的建立
        3.2.2 边界条件的设定
    3.3 燃气喷射系统质量流率时间分布特性的影响因素
        3.3.1 质量流率的影响规律研究
        3.3.2 特征参数的产生机理分析
    3.4 本章小结
第4章 燃气喷射系统质量流率及喷射质量的时空分布特性
    4.1 燃气喷射系统质量流率的时间分布特性
        4.1.1 不同喷射压力下燃气喷射系统质量流率的时间分布特性
        4.1.2 不同喷管结构对燃气喷射系统质量流率时间分布特性的影响
    4.2 燃气喷射系统喷射质量的空间分布特性
        4.2.1 燃气喷射系统出口速度场和密度场的分布特性
        4.2.2 燃气喷射系统射流贯穿距与喷射质量的关系
    4.3 喷管口缺口结构条件下的近场射流结构及其对掺混的影响
        4.3.1 缺口喷管-外场几何模型及网格模型的建立
        4.3.2 缺口喷管的近场射流结构及其对掺混的影响
    4.4 本章小结
第5章 燃气喷射系统流量特性的测试研究
    5.1 测量原理及试验装置
        5.1.1 定容积法喷射规律测量原理
        5.1.2 试验平台组成
    5.2 喷射规律的测量
        5.2.1 定容气室充气特性分析
        5.2.2 气室压力变化率分析与喷射持续期的确定
        5.2.3 喷气量与喷射规律的计算
        5.2.4 测量精度分析及验证
    5.3 本章小结
第6章 全文总结和工作展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]高度欠膨胀射流的瞬态近场结构[J]. 李晓鹏,吴坤,姚卫,范学军.  推进技术. 2016(12)
[2]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)
[3]喷孔参数对高压共轨船用柴油机燃烧与排放影响的仿真研究[J]. 闫萍,冯明志,平涛,方文超,王新权.  内燃机工程. 2011(03)
[4]定积容器充、放气时间的计算分析及实验[J]. 郑洪生,徐庆儒.  液压工业. 1986(02)



本文编号：3174076