大负荷下柴油-天然气双燃料发动机燃烧特性的数值模拟研究
发布时间：2023-02-22 18:02
在日益严苛的排放法规和能源紧缺的双重压力下,内燃机节能减排理论和技术在界内一直备受关注。采用低碳型替代燃料结合优化的燃烧策略是实现内燃机节能减排的有效途径之一。天然气是极具发展潜力的清洁替代燃料,本文将部分柴油替换成天然气,运用三维流体仿真软件CONVERGE对柴油-天然气双燃料发动机的工作过程进行仿真计算,对比分析不同喷油策略及其耦合EGR率后对柴油-天然气双燃料RCCI发动机燃烧及排放特性的影响,优化燃烧策略,解决大负荷工况下发动机工作粗暴及燃烧和排放情况不佳等问题。在二次喷油策略下,分析精化后的柴油预喷时刻、主喷时刻、预喷油比重变化对发动机缸内压力、温度、放热率等燃烧特性。研究表明,在大负荷下适当提前喷油正时可以优化燃烧,提升发动机性能,但是过早的喷油正时会导致缸内燃烧情况恶化,燃烧效率下降。固定主喷时刻,缸温、缸压和放热率等特征参数的峰值均在SOI1=-105°CA ATDC时取得,IMEP更是取得突破性上升,此刻发动机的动力性、经济性最佳。固定预喷时刻,SOI2=-25°CA ATDC时发动机具有较高的指示热效率和燃烧效率,此时发动机性能较优。与单次喷油策略相比,二次喷射在提...
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 内燃机新型工作方式
1.2.1 代用燃料发动机发展概况
1.2.2 内燃机新型燃烧模式
1.3 柴油-天然气双燃料发动机概述
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本文的主要研究内容及目的
第二章 三维数值模拟理论基础
2.1 CONVERGE软件简介
2.1.1 CONVERGE网格处理技术
2.1.2 化学反应机理及简介
2.2 基本控制方程
2.3 计算模型
2.3.1 湍流模型
2.3.2 喷雾模型
2.3.3 燃烧模型
2.3.4 传热模型
2.3.5 排放模型
2.4 本章小结
第三章 柴油-天然气双燃料发动机建模及模型标定
3.1 气缸几何模型的建立
3.2 气缸计算模型的建立
3.2.1 模型前处理
3.2.2 边界划分及设置
3.2.3 初始条件
3.2.4 子模型设置
3.3 仿真模型的验证
3.4 本章小结
第四章 柴油-天然气双燃料发动机喷油策略研究
4.1 预喷时刻对发动机燃烧及排放过程的影响
4.1.1 预喷时刻对缸压和放热率的影响
4.1.2 预喷时刻对缸温和燃烧性能的影响
4.1.3 预喷时刻对排放的影响
4.2 主喷时刻对发动机燃烧及排放过程的影响
4.2.1 主喷时刻对缸压和放热率的影响
4.2.2 主喷时刻对缸温和燃烧性能的影响
4.2.3 主喷时刻对排放的影响
4.3 喷油比重对发动机燃烧及排放过程的影响
4.3.1 喷油比重对缸压和放热率的影响
4.3.2 喷油比重对缸温和燃烧性能的影响
4.3.3 喷油比重对排放的影响
4.4 单次喷射与二次喷射方式下的燃烧与排放性能的比较
4.5 本章小结
第五章 多喷策略耦合EGR对发动机工作过程的影响
5.1 最佳预喷时刻耦合EGR率对发动机燃烧及排放的影响
5.1.1 不同EGR率对缸压和放热率的影响
5.1.2 不同EGR率对缸温和燃烧性能的影响
5.1.3 不同EGR率对排放的影响
5.2 最佳主喷时刻耦合EGR率对发动机燃烧及排放的影响
5.2.1 不同EGR率对缸压和放热率的影响
5.2.2 不同EGR率对缸温和燃烧性能的影响
5.2.3 不同EGR率对排放的影响
5.3 最佳主、预喷时刻耦合EGR率对发动机燃烧及排放的影响
5.3.1 不同EGR率对缸压和放热率的影响
5.3.2 不同EGR率对缸温和燃烧性能的影响
5.3.3 不同EGR率对排放的影响
5.4 几种燃烧策略下发动机燃烧及排放性能的比较
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士期间参加的科研项目
本文编号：3748032
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 内燃机新型工作方式
1.2.1 代用燃料发动机发展概况
1.2.2 内燃机新型燃烧模式
1.3 柴油-天然气双燃料发动机概述
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本文的主要研究内容及目的
第二章 三维数值模拟理论基础
2.1 CONVERGE软件简介
2.1.1 CONVERGE网格处理技术
2.1.2 化学反应机理及简介
2.2 基本控制方程
2.3 计算模型
2.3.1 湍流模型
2.3.2 喷雾模型
2.3.3 燃烧模型
2.3.4 传热模型
2.3.5 排放模型
2.4 本章小结
第三章 柴油-天然气双燃料发动机建模及模型标定
3.1 气缸几何模型的建立
3.2 气缸计算模型的建立
3.2.1 模型前处理
3.2.2 边界划分及设置
3.2.3 初始条件
3.2.4 子模型设置
3.3 仿真模型的验证
3.4 本章小结
第四章 柴油-天然气双燃料发动机喷油策略研究
4.1 预喷时刻对发动机燃烧及排放过程的影响
4.1.1 预喷时刻对缸压和放热率的影响
4.1.2 预喷时刻对缸温和燃烧性能的影响
4.1.3 预喷时刻对排放的影响
4.2 主喷时刻对发动机燃烧及排放过程的影响
4.2.1 主喷时刻对缸压和放热率的影响
4.2.2 主喷时刻对缸温和燃烧性能的影响
4.2.3 主喷时刻对排放的影响
4.3 喷油比重对发动机燃烧及排放过程的影响
4.3.1 喷油比重对缸压和放热率的影响
4.3.2 喷油比重对缸温和燃烧性能的影响
4.3.3 喷油比重对排放的影响
4.4 单次喷射与二次喷射方式下的燃烧与排放性能的比较
4.5 本章小结
第五章 多喷策略耦合EGR对发动机工作过程的影响
5.1 最佳预喷时刻耦合EGR率对发动机燃烧及排放的影响
5.1.1 不同EGR率对缸压和放热率的影响
5.1.2 不同EGR率对缸温和燃烧性能的影响
5.1.3 不同EGR率对排放的影响
5.2 最佳主喷时刻耦合EGR率对发动机燃烧及排放的影响
5.2.1 不同EGR率对缸压和放热率的影响
5.2.2 不同EGR率对缸温和燃烧性能的影响
5.2.3 不同EGR率对排放的影响
5.3 最佳主、预喷时刻耦合EGR率对发动机燃烧及排放的影响
5.3.1 不同EGR率对缸压和放热率的影响
5.3.2 不同EGR率对缸温和燃烧性能的影响
5.3.3 不同EGR率对排放的影响
5.4 几种燃烧策略下发动机燃烧及排放性能的比较
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士期间参加的科研项目
本文编号：3748032
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3748032.html
