天然气/柴油双燃料喷射混合特性与燃烧模拟研究

发布时间：2023-03-19 14:33

　　随着全球石油资源短缺,各国排放法规日益严格,天然气发动机的开发和应用成为发动机行业的研究热点。研究表明,普通的进气道低压喷射天然气发动机存在动力下降,未燃气体排放增加,冷启动困难等缺陷。而缸内高压直喷式天然气发动机能够采用高压缩比工作方式,动力性能与同排量柴油机接近,燃烧更充分,CO2,NOx,PM等污染物排放均大幅降低。对缸内高压直喷天然气/柴油发动机而言,其内部燃料的喷射雾化,与空气混合情况以及天然气替代率对发动机内部燃烧以及排放具有重要影响。本文进行了定容弹内双燃料射流混合过程可视化实验研究,模拟柴油微引燃式天然气发动机内部燃料发展情况。设计了一套能够实现天然气/柴油双燃料缸内高压直喷的同轴喷射器,并以某型柴油喷射器为原型,提出了该同轴喷射器的关键参数。考虑到实际加工的成本,本文又以该同轴喷射器为原型,设计了一套加工难度与成本低的组合式天然气/柴油双燃料喷射器,实现天然气/柴油双燃料缸内高压喷射功能。实验采用纹影以及高速摄影技术,拍摄定容弹内部的双燃料射流发展过程。研究了定容弹内背压,天然气喷射压力,柴油喷射压力,天然气/柴油喷射时刻相位差等因素对双燃料射流发展过程的影响。研究结...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 柴油机面临的问题
        1.1.2 天然气燃料应用前景
    1.2 天然气发动机研究现状
        1.2.1 天然气发动机的分类
        1.2.2 天然气/柴油双燃料喷射研究现状
        1.2.3 HPDI天然气发动机研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 天然气/柴油双燃料定容弹喷射实验系统
    2.1 纹影仪及其测量原理
        2.1.1 纹影仪工作原理
        2.1.2 光路设计
    2.2 天然气/柴油双燃料喷射器设计
        2.2.1 天然气/柴油双燃料同轴喷射器
        2.2.2 天然气/柴油组合喷射器
    2.3 燃料供给与控制系统
        2.3.1 天然气供给系统
        2.3.2 柴油供给系统
        2.3.3 双燃料ECU控制系统
    2.4 本章小结
3 天然气/柴油定容弹内高压直喷实验结果分析
    3.1 背压对双燃料射流发展的影响
        3.1.1 背压对双燃料混合的影响
        3.1.2 背压对天然气射流发展的影响
        3.1.3 背压对柴油射流发展的影响
    3.2 天然气喷射压力对混合过程的影响
        3.2.1 天然气喷射压力对燃料混合的影响
        3.2.2 天然气喷射压力对天然气射流发展的影响
    3.3 柴油喷射压力对柴油射流发展的影响
    3.4 不同喷射相位对缸内混合的影响
    3.5 定容弹内双燃料碰壁实验
        3.5.1 研究背景与实验条件
        3.5.2 柴油射流碰壁发展过程
        3.5.3 天然气射流碰壁发展过程
    3.6 本章小结
4 HPDI天然气发动机燃烧排放的数值模拟
    4.1 研究背景
        4.1.1 基本守恒方程
        4.1.2 燃烧模型
        4.1.3 排放模型
    4.2 物理模型与研究方案
        4.2.1 物理模型及网格生成
        4.2.2 模拟方案
    4.3 结果讨论
        4.3.1 天然气替代率对缸内燃烧的影响
        4.3.2 天然气替代率对排放的影响
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3765417