双对置二冲程柴油机工作循环研究

发布时间：2017-08-20 08:17

  本文关键词：双对置二冲程柴油机工作循环研究

  更多相关文章： 对置活塞对置气缸发动机 工作循环 扫气 燃烧 排放

【摘要】：双对置二冲程柴油机,即对置活塞对置气缸发动机(OPOC发动机),由于其特殊的结构,受到了广泛的关注和研究。与传统结构的发动机相比,OPOC发动机特殊的结构和不同的工作过程使其具有许多优点,比如结构紧凑、重量轻、振动小、噪声小、油耗低、功率密度大等。基于OPOC发动机单缸双活塞的结构特点和运行方式与传统内燃机活塞运动形式的不同,首先对OPOC发动机内、外活塞运动规律进行分析,在此基础上进而得到了进排气口所开启的流通面积的变化规律,为OPOC发动机的一维性能仿真提供了参考依据。建立了OPOC发动机的一维仿真模型,初步分析了OPOC发动机的一维工作性能并验证了一维模型的正确性,在此基础上,以OPOC发动机的左缸为研究对象,建立了三维工作循环仿真模型,以一维仿真得到的气口压力和温度等数据为边界条件,进一步进行了OPOC发动机在不同工况下的二冲程全周期三维瞬态工作循环(自由排气、扫气、过后充气、压缩、燃烧和膨胀做功)分析,研究了全周期循环过程中不同转速下的扫气质量、气体流动、混合气形成与燃烧以及排放物的生成等瞬态变化规律。分析表明:随着转速的升高,扫气效率和给气比逐渐降低,捕获率增加,最大气缸压力不断减小,在换气过程和膨胀过程中,缸内平均温度随转速的升高而升高;在燃烧过程中,缸内平均温度随转速变化不大。喷油器从345°CA时开始喷油,在370°CA时结束,燃油混合气在352°CA左右开始燃烧,在390°CA左右燃烧基本完成,转速越低,燃烧反应程度越高。NO的生成条件为高温富氧,而Soot的生成条件为高温缺氧,且均发生在燃油油束末端以及燃油与壁面相互碰撞后所形成的高温区附近,NO的生成量随着转速的升高而降低,Soot的生成峰值也随着转速的升高而降低,但是由于受到氧化作用,Soot的最终生成量随转速的升高而升高。
【关键词】：对置活塞对置气缸发动机 工作循环 扫气 燃烧 排放
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK421
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 双对置二冲程柴油机概述11-13
• 1.2.1 双对置二冲程柴油机简介11-12
• 1.2.2 双对置二冲程柴油机的发展历程12-13
• 1.3 双对置二冲程柴油机国内外研究现状13-15
• 1.3.1 国外研究现状13-14
• 1.3.2 国内研究现状14
• 1.3.3 拟研究解决的技术问题及未来发展趋势14-15
• 1.4 本文的主要研究内容及目的15-17
• 1.4.1 本文的主要研究目的15-16
• 1.4.2 本文的主要研究内容16-17
• 第2章 双对置二冲程柴油机的基本理论17-30
• 2.1 双对置二冲程柴油机基本结构17-18
• 2.2 双对置二冲程柴油机的优、缺点18-20
• 2.2.1 双对置二冲程柴油机的优点18-19
• 2.2.2 双对置二冲程柴油机的缺点19-20
• 2.3 双对置二冲程柴油机的工作原理20-23
• 2.4 双对置二冲程柴油机运动学分析23-29
• 2.4.1 运动学模型的建立23-26
• 2.4.2 内、外活塞运动规律分析26-28
• 2.4.3 进、排气口开、闭规律分析28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 一维工作循环仿真分析30-45
• 3.1 一维工作循环理论模型的分析与选择30-36
• 3.1.1 热力学模型的建立30-34
• 3.1.2 换气过程分析34-35
• 3.1.3 燃烧模型35-36
• 3.1.4 传热模型36
• 3.2 一维工作循环仿真模型的建立36-40
• 3.2.1 等效活塞运动规律设置38
• 3.2.2 扫气模型设置38-39
• 3.2.3 燃烧模型设置39
• 3.2.4 进、排气口开启面积设置39-40
• 3.3 一维仿真模型的验证40-41
• 3.4 一维工作循环仿真结果分析41-43
• 3.4.1 外特性曲线分析41-42
• 3.4.2 缸内压力分析42-43
• 3.4.3 发动机转速对扫气效率的影响43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 三维工作循环仿真模型的建立及分析45-64
• 4.1 三维工作循环理论模型的分析与选择45-52
• 4.1.1 流体力学基本控制方程45-46
• 4.1.2 湍流模型46-47
• 4.1.3 喷雾模型47-49
• 4.1.4 燃烧模型49-51
• 4.1.5 排放模型51-52
• 4.2 三维工作循环仿真模型的建立52-60
• 4.2.1 三维几何模型的建立52-53
• 4.2.2 CFD网格划分53-56
• 4.2.3 计算模型设置56-60
• 4.3 三维仿真模型的验证60
• 4.4 一、三维仿真与试验的误差分析60-61
• 4.5 3600r/min时的三维工作循环分析61-62
• 4.5.1 缸内压力分析61-62
• 4.5.2 缸内温度分析62
• 4.6 本章小结62-64
• 第5章 不同工况下的三维工作循环仿真分析64-88
• 5.1 扫气质量分析64-67
• 5.1.1 扫气效率分析64-65
• 5.1.2 给气比分析65-66
• 5.1.3 捕获率分析66-67
• 5.2 缸内流场分析67-77
• 5.2.1 缸内压力变化分析67-69
• 5.2.2 缸内温度变化分析69-72
• 5.2.3 缸内湍动能分析72-75
• 5.2.4 缸内气流运动分析75-77
• 5.3 燃烧过程分析77-82
• 5.3.1 油气混合过程分析77-78
• 5.3.2 燃烧放热率分析78-79
• 5.3.3 燃烧进程分析79-80
• 5.3.4 EGR分布情况80-82
• 5.4 排放物生成分析82-86
• 5.4.1 NO生成82-84
• 5.4.2 Soot生成84-86
• 5.5 本章小结86-88
• 第6章 总结与展望88-90
• 6.1 总结88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-94
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果94-95
• 致谢95-96

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李奉香;黄政;;船舶二冲程柴油机热力过程仿真研究[J];中外船舶科技;2007年04期

2 李奉香;黄政;;船舶二冲程柴油机热力过程仿真研究[J];湖北职业技术学院学报;2007年03期

3 张俊军;吴朝晖;胡朝霞;周涌明;李大保;杨志村;Daniel Lee;;船用低速二冲程柴油机燃烧与排放数值模拟研究[J];柴油机;2012年02期

4 ;1E65F型风冷二冲程柴油机试制成功[J];科技简报;1974年04期

5 B.FORTUNATO,张丽君;船用二冲程柴油机特性的估算[J];柴油机;1982年02期

6 周昌林;;二冲程柴油机及其发展[J];内燃机;1987年06期

7 石磊;丰琳琳;周涌明;邓康耀;;船用二冲程柴油机鼓风机扫气模型与切换规律研究[J];内燃机工程;2012年05期

8 王昆;奚立文;刘双红;;润滑油与船用二冲程柴油机适应性的评价方法[J];润滑与密封;2013年08期

9 吴吉湘;;二冲程柴油机气口的流量系数[J];上海机械;1962年12期

10 Leo Stankewitsch;董，

本文编号：705513