柴油引燃天然气发动机燃烧和排放性能数值模拟研究

发布时间：2023-11-04 08:36

　　近些年来,随着石油资源的过度开发以及环境污染问题的加剧,寻找清洁替代燃料已经迫在眉睫。天然气具有排放低、价格低、储量丰富、辛烷值高等众多优点,是一种很好的替代燃料。柴油引燃天然气发动机由于具有经济性好、排放低、压缩比高等众多优点,在国内外受到了广泛的应用。目前国内对柴油引燃天然气发动机的研究起步较晚,还有很多的技术问题没有解决,因此开展对柴油引燃天然气发动机的研究具有重要的意义。本课题基于柴油引燃天然气发动机的台架试验数据和几何参数建立了CFD(计算流体动力学)三维仿真模型并验证了模型的可靠性。基于验证后的CFD仿真模型,分别开展了进气迟闭角、过量空气系数(λ)以及天然气能量替代比对双燃料发动机燃烧与排放影响的研究。本课题的主要研究内容和结果如下:(1)在全负荷工况下,当进气迟闭角提前10°CA时,缸压和放热率峰值均高于原正时,CO浓度明显降低,NOx浓度变化不明显。CH₄的浓度在1600r/min时出现了先减后增的情况,主要原因是缸内的气流运动加剧。(2)在部分负荷工况,随着λ的增加,指示功和指示热效率增加,改善了双燃料发动机的燃烧性能。而在全负荷工况,在λ增加...

【文章页数】：68 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 天然气发动机的种类
    1.3 天然气发动机的国内外研究现状
        1.3.1 单燃料天然气发动机的国内外研究现状
        1.3.2 双燃料发动机的国内外研究现状
    1.4 本文研究意义及内容
    1.5 本章小节
第2章 数值模拟理论基础
    2.1 数值模拟的发展
    2.2 数值模拟的控制方程
        2.2.1 质量守恒方程
        2.2.2 动量守恒方程
        2.2.3 能量守恒方程
    2.3 数值模拟的计算模型
        2.3.1 湍流模型
        2.3.2 燃油喷雾模型
        2.3.3 燃烧模型
        2.3.4 排放模型
    2.4 本章小结
第3章 柴油引燃天然气发动机仿真模型及验证
    3.1 计算流体动力学软件简介
    3.2 网格划分与生成技术
    3.3 台架试验装置简介
    3.4 CFD建模过程
        3.4.1 CFD仿真计算前处理
        3.4.2 边界条件的设置
        3.4.3 初始条件的设置
        3.4.4 运行参数的设置
    3.5 CFD计算模型的有效性验证
    3.6 本章小结
第4章 进气迟闭角对双燃料发动机燃烧与排放特性的影响
    4.1 进气迟闭角对双燃料发动机燃烧特性的影响
        4.1.1 进气迟闭角对双燃料发动机缸内压力及放热率的影响
        4.1.2 进气迟闭角对燃烧过程的影响
    4.2 进气迟闭角对双燃料发动机排放特性的影响
        4.2.1 进气迟闭角对一氧化碳排放的影响
        4.2.2 进气迟闭角对甲烷排放的影响
        4.2.3 进气迟闭角对氮氧化物排放的影响
    4.3 本章小结
第5章 过量空气系数和能量替代比对双燃料发动机燃烧与排放特性的影响
    5.1 .过量空气系数对双燃料发动机燃烧与排放特性的影响
        5.1.1 过量空气系数对双燃料发动机燃烧特性的影响
        5.1.2 过量空气系数对双燃料发动机排放特性的影响
    5.2 .天然气能量替代比对双燃料发动机燃烧与排放特性的影响
        5.2.1 天然气能量替代比对双燃料发动机燃烧特性的影响
        5.2.2 天然气能量替代比对双燃料发动机排放特性的影响
    5.3 本章小结
全文总结与展望
    全文总结
    工作展望
参考文献
致谢



本文编号：3859954