如今,隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)等問(wèn)題日益嚴(yán)重,排放法規(guī)越加的嚴(yán)格,使用成本低廉、清潔安全的天然氣替代傳統(tǒng)柴油作為船舶的的主要燃料成為最新的發(fā)展趨勢(shì)。但是以天然氣作為主要燃料存在著混合氣火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷?充氣效率低等問(wèn)題。因此,研究如何噴射天然氣能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮階段結(jié)束時(shí)形成有利于天然氣快速燃燒與火焰?zhèn)鞑サ奶烊粴夥植际请p燃料發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域一大研究熱點(diǎn)。噴氣方向與噴氣正時(shí)直接影響天然氣在缸內(nèi)的分布情況。本文針對(duì)某型號(hào)柴油/天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī),使用三維數(shù)值模擬的方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣,壓縮,燃燒階段的影響進(jìn)行了研究,旨在改善雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性,經(jīng)濟(jì)性與排放性。本文設(shè)計(jì)了4種天然氣噴射方向方案,分別為0度,30度,45度,90度四種噴氣方向。詳細(xì)研究了不同噴氣方向?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)階段的影響。選擇合適的燃?xì)鈬娚浞较?會(huì)使天然氣的分布更有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒性能,使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的各個(gè)流場(chǎng)向著更有利于天然氣燃燒的情形發(fā)展,從而提升發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。對(duì)于該型號(hào)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī),在100%負(fù)荷工況時(shí),選擇90度噴氣方向最有利于天然氣的快速燃燒,燃燒過(guò)程中缸內(nèi)峰值溫度壓力較原機(jī)分別提升了5.7%與12.5%,但是相應(yīng)的NO的排放升... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

013年能源消耗結(jié)構(gòu)

3圖1.2.石油與煤炭的開(kāi)采除了能源的緊缺，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)每年都會(huì)排放大量有害物質(zhì)，排放物中包含HC，CO2，NOx，和PM等物質(zhì)，當(dāng)這些物質(zhì)排放到大氣后，會(huì)形成一系列問(wèn)題，對(duì)人類社會(huì)的展，人們的生活環(huán)境，以及健康產(chǎn)生一系列的影響。排放物中的CO進(jìn)入人體后會(huì)使人體缺氧，大腦與中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能衰退，輕則頭痛昏厥重則死亡。排放物中NOX的危害最大，無(wú)色無(wú)味，環(huán)境質(zhì)量報(bào)告顯示，我國(guó)很多城市的NOX濃度已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)，排放物中的NOx是嚴(yán)重的致癌物質(zhì),人們?nèi)绻L(zhǎng)期處于僅僅是低濃度NO污染狀態(tài)下的環(huán)境中，就會(huì)引發(fā)呼吸道感染，慢性支氣管，肺結(jié)核等疾病[23]。排放物中的SO2會(huì)引起酸雨，對(duì)建筑，農(nóng)業(yè)，工業(yè)有很大的影響，碳煙的危害性更不用多說(shuō)，近年來(lái)有關(guān)霧霾的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮，霧霾的天氣叫人觸目驚心，對(duì)人們的呼吸系統(tǒng)造成巨大損傷[24]。與此同時(shí)，排放法規(guī)也愈加的嚴(yán)格，國(guó)家嚴(yán)格限制發(fā)動(dòng)機(jī)排放物中各種污染物的最大允許排放量。自2011年開(kāi)始，在IMO的締約國(guó)的海域內(nèi)將啟用更加嚴(yán)格的TierII排放法規(guī)。該法規(guī)的NOx最大排放量比原來(lái)2000年的頒布的TierI的允許排放量降低18%。2016年頒布的TierIII階段法規(guī)，NOx排放的極限（ECA地區(qū)）排放量比TierI階段下調(diào)80%以上[25-29]。表1.1NOx的排放限制額定轉(zhuǎn)速n/(r/min)n<130130≤n≤2000n>2000TierI(2000)/g/(KW.h)17.045×n-0.29.84TierII(2011)/g/(KW.h)14.3644×n-0.237.66TierIII(2016)/g/(KW.h)非ECA14.3644×n-0.237.66TierIII(2016)/g/(KW.h)ECA3.049×n-0.21.97

9位置對(duì)應(yīng)的燃燒發(fā)光強(qiáng)度，從側(cè)面驗(yàn)證了不同噴射位置對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)特性的影響[50]。如圖1.4所示圖1.4天然氣不同噴射位置示意圖吉林大學(xué)的王聘璽在一臺(tái)柴油機(jī)的進(jìn)氣道中安裝壓縮天然氣噴嘴，如圖1.5所示。通過(guò)AVLFIRE軟件對(duì)該噴嘴的安裝位置進(jìn)行研究，改變噴嘴節(jié)點(diǎn)和進(jìn)氣閥門的距離，壓縮天然氣的安裝角度，壓縮天然氣的噴嘴直徑以及噴射壓力。根據(jù)渦流比，流量系數(shù)結(jié)果以及3D截圖分析這些參數(shù)對(duì)天然氣/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的影響。研究結(jié)果表明當(dāng)進(jìn)氣閥距離進(jìn)氣道與閥門間距為10mm，天然氣噴射角度為73°CA，天然氣噴射壓力0.15MPa，天然氣噴嘴直徑為0.33mm時(shí)，該型號(hào)的天然氣/柴油雙燃料的進(jìn)氣性能最好[51]。1發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管2CNG接長(zhǎng)噴射位置3安裝平臺(tái)4進(jìn)氣閥門5氣缸6噴嘴節(jié)點(diǎn)與進(jìn)氣閥門間距8CNG噴射壓力圖1.5CNG噴嘴位置安裝示意圖吉林大學(xué)的余小草通過(guò)多種角度研究了進(jìn)氣位置和噴氣正時(shí)對(duì)重型點(diǎn)燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能影響，研究發(fā)現(xiàn)隨著噴氣正時(shí)的延后，燃燒室內(nèi)的天然氣混合氣分布會(huì)由上稀下濃逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯蠞庀孪。⑶曳逯祲毫?huì)越來(lái)越高，但是噴氣位置對(duì)天然氣混合氣分布與缸內(nèi)湍動(dòng)能影響不大。I.Y.Ohm經(jīng)過(guò)一系列研究發(fā)現(xiàn)：在較強(qiáng)的進(jìn)氣渦流情況下，在進(jìn)氣沖程結(jié)束時(shí)天然氣進(jìn)入氣缸內(nèi)，當(dāng)壓縮開(kāi)始時(shí)，天然氣在氣缸上部沿氣缸外側(cè)分布。在壓縮沖程中由于

【參考文獻(xiàn)】：
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