本文關鍵詞：船用混合燃料發(fā)動機燃燒過程數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：天然氣和氫氣是清潔燃料,且天然氣價格便宜、儲量豐富,如果把天然氣和氫氣作為船用柴油機的燃料,一方面可以解決能源短缺問題,另一方面污染物的排放也會降低。本文基于AVL FIRE軟件,以C4190Zlc-2型船用柴油機為模型基礎,通過進氣加氫(氫氣占空氣體積的80%)和缸內(nèi)直噴天然氣,從天然氣的噴射質量比、噴射時刻和噴射夾角三方面研究了混合燃料對發(fā)動機燃燒過程的影響。主要研究工作如下:(1)發(fā)動機燃燒室模型建立及網(wǎng)格劃分。在原C4190Zlc-2型船用柴油機模型基礎上,加設8個天然氣噴孔,并由Pro/E軟件建立燃燒室模型。應用AVL FIRE軟件劃分燃燒室網(wǎng)格,分別選用k-?雙方程模型、KHRT模型、多組分蒸發(fā)模型、O-Rourke模型、Walljet1模型、修正Shell模型、EBU渦團破碎模型、Extended Zeldovich模型和Kinetic模型分別作為缸內(nèi)流動湍流模型、液滴破碎模型、液滴蒸發(fā)模型、液滴相互碰撞模型、液滴碰壁模型、著火模型、燃燒模型、NO生成模型和SOOT生成模型。通過模擬柴油發(fā)動機的計算結果與實驗結果的分析對比,驗證了模型的正確性。(2)混合燃料對發(fā)動機燃燒性能與排放性能的影響。純柴油時缸內(nèi)最高壓力最大,柴油中加入天然氣后,缸內(nèi)最高壓力降低,當在雙燃料中加入氫氣后,缸內(nèi)壓力比雙燃料時有所降低。純柴油時缸內(nèi)溫度最高,柴油天然氣雙燃料時溫度降低,加入氫氣時溫度比雙燃料高但是低于純柴油時燃燒。純柴油燃燒時NO排放明顯比雙燃料和雙燃料加氫時多,雙燃料混合燃燒時SOOT生成量有所降低。(3)天然氣添加比例對發(fā)動機性能與排放的影響。柴油噴油持續(xù)期701.4CA-710.2CA,噴射夾角160°;天然氣的噴氣持續(xù)期710.2CA-730.8CA,噴射夾角45°。天然氣混合質量比由70%~90%時,缸內(nèi)最高溫度變化由2142K~2034K;缸內(nèi)最高壓力變化由10.18MPa~9.98MPa。隨著天然氣噴射量的增加,缸內(nèi)溫度的峰值有所降低,缸內(nèi)最高壓力降低,NO的生成量降低,SOOT生成量增加,發(fā)動機的動力性能有所下降,排放性能有所提高。(4)天然氣噴射時刻對發(fā)動機性能與排放的影響。柴油、天然氣的噴射夾角分別為160°、45°,天然氣噴射時刻由710.2CA~720.2CA時,缸內(nèi)最高溫度變化由2018K~1688K;缸內(nèi)最高壓力由10.6MPa~9.8MPa。天然氣噴射時刻越靠后,缸內(nèi)最高溫度越低,缸內(nèi)壓力峰值降低,缸內(nèi)NO的生成量越少,SOOT生成量會增加,隨著天然氣噴射時刻的推遲,發(fā)動機動力性能降低,排放性能改善。(5)天然氣噴射夾角對發(fā)動機性能與排放的影響。天然氣的噴射質量比為90%,天然氣的噴射時刻為710.2CA曲軸轉角。當天然氣噴射夾角分別為45°、75°、30°時,缸內(nèi)最高溫度分別為2122K、1915K、1673K;缸內(nèi)最高壓力分別為10.6MPa、10.2MPa、9.9MPa。天然氣噴射夾角為45°時,NO的生成量最多,SOOT生成量最少;天然氣噴射夾角為30°時,SOOT生成量最多;天然氣噴射夾角為45°時,動力性能及排放性能最好。
【關鍵詞】：柴油 天然氣 氫氣 缸內(nèi)燃燒 FIRE模擬
【學位授予單位】：集美大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U664.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 主要符號表11-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意義13
• 1.2 研究現(xiàn)狀分析13-16
• 1.2.1 柴油-天然氣雙燃料發(fā)動機13-14
• 1.2.2 柴油-氫氣雙燃料發(fā)動機14-15
• 1.2.3 天然氣-氫氣雙燃料發(fā)動機15-16
• 1.2.4 柴油-天然氣-氫氣三燃料發(fā)動機16
• 1.3 本文的主要工作16-18
• 第2章 不同燃料混合燃燒對發(fā)動機燃燒性能影響18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 發(fā)動機主要參數(shù)18-19
• 2.3 燃燒室?guī)缀文Ｐ徒⒓熬W(wǎng)格生成19-20
• 2.3.1 燃燒室?guī)缀文Ｐ?/span>19
• 2.3.2 網(wǎng)格劃分19-20
• 2.4 控制方程與數(shù)學模型20-28
• 2.4.1 基本控制方程20-22
• 2.4.2 缸內(nèi)湍流模型22-23
• 2.4.3 缸內(nèi)噴射及霧化模型23-26
• 2.4.4 缸內(nèi)燃燒模型26-27
• 2.4.5 排放物生成模型27-28
• 2.5 初始條件和邊界條件的設置28-30
• 2.5.1 初始條件28-29
• 2.5.2 邊界條件29
• 2.5.3 模型驗證29-30
• 2.6 不同燃料混合燃燒性能對比30-33
• 2.6.1 缸內(nèi)平均壓力、溫度的影響30-32
• 2.6.2 排放物的影響32-33
• 2.7 小結33-34
• 第3章 混合燃料混合比例對發(fā)動機工作性能的影響34-40
• 3.1 引言34
• 3.2 模擬方案34-35
• 3.3 缸內(nèi)平均壓力變化35-36
• 3.4 缸內(nèi)平均溫度變化36-37
• 3.5 NO排放影響37-38
• 3.6 SOOT排放影響38-39
• 3.7 小結39-40
• 第4章 天然氣噴射時刻對發(fā)動機性能參數(shù)的影響40-46
• 4.1 引言40
• 4.2 模擬方案40
• 4.3 缸內(nèi)平均壓力變化40-42
• 4.4 缸內(nèi)平均溫度變化42-43
• 4.5 NO排放影響43-44
• 4.6 SOOT排放影響44-45
• 4.7 小結45-46
• 第5章 天然氣噴射夾角對發(fā)動機性能的影響46-52
• 5.1 引言46
• 5.2 模擬方案46-47
• 5.3 缸內(nèi)平均壓力變化47-48
• 5.4 缸內(nèi)平均溫度變化48-50
• 5.5 NO、SOOT生成影響50-51
• 5.6 小結51-52
• 第6章 總結和展望52-54
• 6.1 總結52-53
• 6.2 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-58
• 在學校期間發(fā)表的學術論文58

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李勇;馬凡華;劉海全;殷勇;;HCNG發(fā)動機摻氫比選擇試驗研究[J];車用發(fā)動機;2007年02期

2 林志強,蘇萬華,王國祥;柴油引燃天然氣發(fā)動機著火特性及其影響因素的研究[J];燃燒科學與技術;2003年03期

3 張欣,劉偉,胡準慶,王浩,梁龍;天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機燃燒過程二維數(shù)學模型的研究[J];鐵道學報;2001年01期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孫建文;柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機的開發(fā)與試驗研究[D];山東大學;2012年

  本文關鍵詞：船用混合燃料發(fā)動機燃燒過程數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：299385