基于AVL-FIRE对LNG双燃料发动机燃烧特性模拟分析

发布时间：2017-06-09 22:01

  本文关键词：基于AVL-FIRE对LNG双燃料发动机燃烧特性模拟分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文应用AVL—FIRE软件对L23/30A型号的LNG双燃料柴油机缸内燃烧过程进行数值模拟，，模拟分析L23／30A柴油机缸内燃烧过程的压力、温度、流场的规律，合理选择控制参数和双燃料中天然气的比例，实现预混燃烧。通过改变进气温度、进气压力、喷油提前角、燃烧室结构，分析缸内燃烧过程的压力、温度、流场的分布变化对燃烧以及排放特性的影响。结果表明：合理的组织LNG双燃料能够有效提高发动机的动力性和经济性，且天然气燃烧持续期较柴油机短，有助于降低发动机的传热损失和排气损失，改善碳烟、NOx排放。采用高进气压力，不仅改善了喷雾质量，同时促进ω型燃烧室中产生较强的湍流梯度，利于油气混合和燃烧过程，促进扩散燃烧速度，改善后燃过程，有效降低NOx排放，而Soot排放却有所增加。因此，在满足Soot排放的基础上，通过提高进气压力，可以进一步改善燃烧过程及降低NOx排放。高的进气温度对柴油机经济性能影响不大，增大进气温度时，燃烧室的燃烧效率得以提高，湍流强度增强，促进了混合气化学动力反应，引起循环温度升高，增大了NOx和Soot排放，可见，高的进气温度不利于内燃机的尾气排放。因此，采用柴油机低温燃烧技术是解决高排放路线的主要方向。通过改变喷油提前角可知，随着喷油提前角的升高，缸内温度增大，缸内压力升高，容易出现爆震，流速先增大再减少，NOx排放升高，Soot排放没有明显变化。因此，增大喷油提前角不利于发动机的性能优化及排放特性。对于优化燃烧室结构，可以改善ω型燃烧室油气的混合，加强凹坑的湍流强度，实现快速燃烧；燃烧室的缩口直径越小，缸内的燃烧能力越大，当燃烧室缩口直径相同时，加大燃烧室的过渡圆深度，滞缓燃烧的能力，降低排放。
【关键词】：双燃料发动 数值模拟 燃烧过程 进气温度 进气压力 喷油提前角 燃烧室结构
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK421.2
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 引言12
• 1.2 课题研究的背景及意义12-14
• 1.3 双燃料发动机14-16
• 1.3.1 双燃料发动机的优点及不足14-15
• 1.3.2 双燃料发动机燃烧过程的研究热点15-16
• 1.4 国内外 LNG 船舶的发展16-17
• 1.4.1 国外 LNG 船舶的发展16
• 1.4.2 国内 LNG 船舶的发展16-17
• 1.5 国内外双燃料发动机研究现状17-18
• 1.6 本课题研究的内容、方法及技术路线18-20
• 1.6.1 研究内容18-19
• 1.6.2 研究方法及技术路线19-20
• 1.7 预期的研究成果和可能遇到的困难问题20-22
• 1.7.1 预期的研究成果20
• 1.7.2 可能遇到的困难问题20-22
• 第2章 燃烧模型的确定及数值模拟验证22-40
• 2.1 模型的选取22-27
• 2.1.1 湍流模型22
• 2.1.2 喷雾模型22-25
• 2.1.3 燃烧模型25-26
• 2.1.4 排放预测模型26-27
• 2.2 缸内燃烧过程模拟软件介绍27-28
• 2.2.1 相关软件的介绍27
• 2.2.2 FIRE 软件的优势27-28
• 2.3 内燃机的主要参数28
• 2.4 燃烧室的建立及边界条件的确定28-31
• 2.4.1 建立燃烧室28-30
• 2.4.2 初始条件的确定30-31
• 2.5 数值求解31-32
• 2.6 模型验证及结果分析32-38
• 2.6.1 模型验证32-33
• 2.6.2 排放物及各场的分析33-38
• 2.7 本章小结38-40
• 第3章 LNG 双燃料发动机工况参数对燃烧性能的分析40-60
• 3.1 进气压力对燃烧性能的分析40-46
• 3.1.1 进气压力对发动机性能的影响40-41
• 3.1.2 进气压力对缸内各场的影响41-45
• 3.1.3 进气压力对排放的影响45-46
• 3.2 进气温度对燃烧性能的分析46-52
• 3.2.1 进气温度对发动机性能的影响46-47
• 3.2.2 进气温度对缸内各场的影响47-51
• 3.2.3 进气温度对排放的影响51-52
• 3.3 喷油提前角对燃烧性能的分析52-58
• 3.3.1 喷油提前角对发动机性能的影响52-54
• 3.3.2 喷油提前角对缸内过程的影响54-56
• 3.3.3 喷油提前角对排放的影响56-58
• 3.4 本章小结58-60
• 第4章 燃烧室结构对燃烧过程及排放性能的研究60-70
• 4.1 模型的建立及网格的生成60-61
• 4.2 计算模型及边界条件61
• 4.3 模拟结果分析61-69
• 4.3.1 燃烧室形状对发动机性能的影响61-64
• 4.3.2 燃烧室形状对各场的影响64-67
• 4.3.3 燃烧室形状对排放的影响67-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第5章 全文总结与工作展望70-72
• 5.1 全文总结70-71
• 5.2 工作展望71-72
• 参考文献72-76
• 攻读学位期间发表的学术论文76-78
• 致谢78-79
• 详细摘要79-84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：436732