基于PLIF技术的天然气发动机燃气喷射特性研究
发布时间：2023-01-06 19:35
随着节能减排的要求越来越高,必须要更深入的了解天然气发动机缸内燃气喷射、混合和燃烧过程,因此,应用激光诊断技术对气体射流的可视化研究逐渐发展起来。激光诊断技术主要有平面激光诱导荧光法、纹影法和阴影法等。燃气的喷射及其与空气的混合被认为是最重要的过程,其中燃气的喷射特性是设计发动机需要考虑的关键性因素之一,其射流发展过程对发动机的工作效率有直接影响,而且在改善发动机的排放性能上也有重要意义。天燃气射流经喷嘴喷出后,与周围空气发生卷吸和掺混作用。发动机缸内燃烧过程非常依赖于燃料与空气的混合气分布,而分布特征与射流特性参数具有直接关系。燃气射流浓度场的定量测量有助于深入了解燃气喷射过程,同时也为进一步研究双燃料发动机的燃烧过程和开展数值模拟工作奠定了基础。本文研究工作基于平面激光诱导荧光PLIF技术,平面激光诱导荧光PLIF是一种非接触式、快速响应和高时空分辨率技术,广泛应用于各种复杂流场。本文选择丙酮作为示踪剂,采用266nm片光作为激发光源,通过CCD相机来记录荧光图像,对不同工况下的天然气射流浓度场进行了二维测量,定量开展天然气浓度场的研究。同时对天然气射流特性进行了一系列的分析,其中...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 天然气物化性质
1.3 天然气发动机分类
1.4 国内外研究进展及现状
1.5 本文主要研究内容
第2章 平面激光诱导荧光技术原理
2.1 荧光的产生
2.2 荧光物质和激光的选择
2.3 丙酮物理化学特性
2.4 丙酮荧光信号的影响因素
2.4.1 吸收横截面σ
2.4.2 荧光效率Φ_f
本章小结
第3章 实验平台搭建
3.1 供气系统
3.1.1 丙酮发生器
3.1.2 稳压系统
3.2 燃气喷射系统
3.3 光路系统
3.3.1 激光器系统
3.3.2 信号采集系统
3.4 同步控制系统
本章小结
第4章 标定实验
4.1 标定装置
4.2 标定原理
4.3 丙酮浓度标定
4.3.1 大气压下标定实验
4.3.2 加压下标定试验
4.4 荧光图像的转化
4.4.1 燃气射流浓度场
4.4.2 燃空当量比
4.4.3 燃空体积比
4.5 图像处理
4.5.1 背景消除
4.5.2 片光修正
4.5.3 白图片修正
4.5.4 吸收衰减修正
本章小结
第5章 燃气射流浓度场测量
5.1 实验工况设定
5.2 燃气射流参数定义
5.3 燃气射流发展过程
5.3.1 射流初期
5.3.2 射流发展期
5.3.3 空气卷吸现象
5.3.4 激波结构
5.4 喷射条件对燃气射流发展的影响
5.4.1 喷射压力P_(inj)
5.4.2 喷管出口直径d
5.4.3 喷管内腔直径D
5.4.4 对称轴线浓度场变化
5.5 燃气温度对射流发展的影响
5.6 不同气体介质的对比
5.7 实验结果与纹影法的对比
本章小结
第6章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 研究工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]缸内直喷天然气发动机的开发[J]. 邹博文,李静波,李开国,葛晓成. 汽车技术. 2011(05)
[2]满足国-IV排放的电控稀燃天然气发动机燃烧系统开发[J]. 郑尊清,尧命发,林志强,盛利,刘志治,朱坚. 内燃机工程. 2009(05)
[3]浅谈如何应对石油能源危机对策[J]. 王磊,钮大炜,王积英. 应用能源技术. 2008(08)
[4]利用高速摄影纹影法研究天然气高压喷射射流特性[J]. 王金华,方宇,黄佐华,刘兵,曾科,苗海燕,蒋德明. 内燃机学报. 2007(06)
[5]我国CNGV和LNGV研究及应用现状[J]. 苏欣,张琳,陈瑾. 天然气与石油. 2007(03)
[6]一种新型高压共轨喷油器高速电磁阀驱动模块研究与开发[J]. 宋国民,李骏,胡林峰,周文华,欧阳明高. 内燃机工程. 2005(06)
[7]中国天然气汽车发展方向探讨[J]. 周曦,杨玉国. 环境导报. 2002(03)
[8]气口顺序喷射、稀燃、全电控柴油/天然气双燃料发动机的研究[J]. 苏万华,林志强,汪洋,谢辉,王江,裴毅强,费向阳,刘文胜,李红珍,王根生. 内燃机学报. 2001(02)
[9]用激光诱导荧光法（LIF）研究燃油喷雾的撞壁混合过程（2）──曲面撞壁、OSKA、半壁射流[J]. 汪洋，苏万华，史绍熙. 燃烧科学与技术. 1996(04)
博士论文
[1]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
[2]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
本文编号：3728229
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 天然气物化性质
1.3 天然气发动机分类
1.4 国内外研究进展及现状
1.5 本文主要研究内容
第2章 平面激光诱导荧光技术原理
2.1 荧光的产生
2.2 荧光物质和激光的选择
2.3 丙酮物理化学特性
2.4 丙酮荧光信号的影响因素
2.4.1 吸收横截面σ
2.4.2 荧光效率Φ_f
本章小结
第3章 实验平台搭建
3.1 供气系统
3.1.1 丙酮发生器
3.1.2 稳压系统
3.2 燃气喷射系统
3.3 光路系统
3.3.1 激光器系统
3.3.2 信号采集系统
3.4 同步控制系统
本章小结
第4章 标定实验
4.1 标定装置
4.2 标定原理
4.3 丙酮浓度标定
4.3.1 大气压下标定实验
4.3.2 加压下标定试验
4.4 荧光图像的转化
4.4.1 燃气射流浓度场
4.4.2 燃空当量比
4.4.3 燃空体积比
4.5 图像处理
4.5.1 背景消除
4.5.2 片光修正
4.5.3 白图片修正
4.5.4 吸收衰减修正
本章小结
第5章 燃气射流浓度场测量
5.1 实验工况设定
5.2 燃气射流参数定义
5.3 燃气射流发展过程
5.3.1 射流初期
5.3.2 射流发展期
5.3.3 空气卷吸现象
5.3.4 激波结构
5.4 喷射条件对燃气射流发展的影响
5.4.1 喷射压力P_(inj)
5.4.2 喷管出口直径d
5.4.3 喷管内腔直径D
5.4.4 对称轴线浓度场变化
5.5 燃气温度对射流发展的影响
5.6 不同气体介质的对比
5.7 实验结果与纹影法的对比
本章小结
第6章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 研究工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]缸内直喷天然气发动机的开发[J]. 邹博文,李静波,李开国,葛晓成. 汽车技术. 2011(05)
[2]满足国-IV排放的电控稀燃天然气发动机燃烧系统开发[J]. 郑尊清,尧命发,林志强,盛利,刘志治,朱坚. 内燃机工程. 2009(05)
[3]浅谈如何应对石油能源危机对策[J]. 王磊,钮大炜,王积英. 应用能源技术. 2008(08)
[4]利用高速摄影纹影法研究天然气高压喷射射流特性[J]. 王金华,方宇,黄佐华,刘兵,曾科,苗海燕,蒋德明. 内燃机学报. 2007(06)
[5]我国CNGV和LNGV研究及应用现状[J]. 苏欣,张琳,陈瑾. 天然气与石油. 2007(03)
[6]一种新型高压共轨喷油器高速电磁阀驱动模块研究与开发[J]. 宋国民,李骏,胡林峰,周文华,欧阳明高. 内燃机工程. 2005(06)
[7]中国天然气汽车发展方向探讨[J]. 周曦,杨玉国. 环境导报. 2002(03)
[8]气口顺序喷射、稀燃、全电控柴油/天然气双燃料发动机的研究[J]. 苏万华,林志强,汪洋,谢辉,王江,裴毅强,费向阳,刘文胜,李红珍,王根生. 内燃机学报. 2001(02)
[9]用激光诱导荧光法（LIF）研究燃油喷雾的撞壁混合过程（2）──曲面撞壁、OSKA、半壁射流[J]. 汪洋，苏万华，史绍熙. 燃烧科学与技术. 1996(04)
博士论文
[1]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
[2]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
本文编号：3728229
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3728229.html
