在全球石油資源短缺以及環(huán)境污染問(wèn)題日益突出的大背景下,船舶動(dòng)力行業(yè)也急需向著更為清潔、高效、節(jié)能的方向發(fā)展。天燃?xì)獾蛪簢娚涞念A(yù)混合燃燒模式雙燃料船用主機(jī)無(wú)需加裝后處理裝置即可滿足IMO Tier III的排放法規(guī)要求,已成為當(dāng)前最具發(fā)展前景的技術(shù)之一。預(yù)混合燃燒模式低速雙燃料機(jī)自身的“低轉(zhuǎn)速、大缸徑、長(zhǎng)沖程”特點(diǎn)會(huì)增加預(yù)混合氣在缸內(nèi)發(fā)生異常燃燒的風(fēng)險(xiǎn),因而通常需要采用稀薄燃燒技術(shù),但稀薄燃燒在實(shí)際運(yùn)用中會(huì)出現(xiàn)燃燒效率低且不穩(wěn)定,甚至出現(xiàn)失火等問(wèn)題,而低速二沖程機(jī)的大缸徑、長(zhǎng)沖程特征更是加劇了出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題的可能性。為了確保缸內(nèi)預(yù)混合氣的高效稀薄燃燒,本文在原柴油機(jī)的開(kāi)式燃燒室上進(jìn)行改進(jìn),采用預(yù)燃室來(lái)提高點(diǎn)火能量以保證稀薄預(yù)混合氣的快速穩(wěn)定燃燒,在抑制爆燃的同時(shí)提高燃燒效率。論文對(duì)預(yù)燃室式燃燒系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,為相似機(jī)型的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供一定的參考。論文以6EX340EF低速二沖程船用柴油機(jī)為基礎(chǔ)初步設(shè)計(jì)了燃?xì)獾蛪簢娚涞念A(yù)混稀燃模式雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī),應(yīng)用三維CFD軟件AVL FIRE完成了雙燃料機(jī)工作過(guò)程的三維數(shù)值模擬計(jì)算,通過(guò)同文獻(xiàn)中相似機(jī)型試驗(yàn)獲得的缸壓和放熱率曲線進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證了仿真模型的可靠性和有效性。對(duì)雙燃機(jī)天然氣噴射閥在缸套上的布置情況進(jìn)行調(diào)整,探討了噴閥布置角度和噴閥數(shù)量對(duì)缸內(nèi)流場(chǎng)和混合氣形成情況的影響規(guī)律,最終采用2個(gè)噴閥以10°傾角在缸套周向均勻布置時(shí)能夠在引燃油噴射前使天然氣在整個(gè)燃燒室內(nèi)的分布相對(duì)均勻。基于調(diào)整后的噴氣閥設(shè)計(jì)完成了雙燃料機(jī)完整工作過(guò)程的三維CFD數(shù)值模擬分析,詳細(xì)分析了雙燃料機(jī)的掃氣特性、天然氣噴射混合特性、燃燒和排放特性�；跀�(shù)值模擬分析結(jié)果,對(duì)預(yù)燃室燃燒系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整并優(yōu)化,研究了預(yù)燃室設(shè)計(jì)參數(shù)(預(yù)燃室通道結(jié)構(gòu)、通道布置角度、通道直徑)和引燃油噴孔直徑對(duì)缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程、燃燒和排放特性的影響,預(yù)燃室燃燒系統(tǒng)優(yōu)化后的雙燃料機(jī)除了在100%負(fù)荷下動(dòng)力性能略有損失外,其余負(fù)荷基本能保持與原柴油機(jī)相當(dāng)?shù)墓β瘦敵?而且NO排放均得到了顯著地降低,達(dá)到了IMO Tier Ⅲ的排放要求。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：U664.1

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本文編號(hào)：2817248