隨著能源危機(jī)與環(huán)境污染問(wèn)題的日漸加劇,內(nèi)燃機(jī)排放作為大氣污染的主要來(lái)源之一,面臨著越來(lái)越大的技術(shù)挑戰(zhàn),尋找新型的清潔汽車發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料成為了國(guó)內(nèi)外內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域科研工作人員的主要任務(wù),天然氣由于儲(chǔ)量豐富、燃燒清潔而受到了很大的重視,天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)燃室結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行參數(shù)影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)混合氣燃燒過(guò)程以及排放特性。改變預(yù)燃室結(jié)構(gòu)以及天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù),研究這些參數(shù)對(duì)燃燒過(guò)程以及排放污染物生成的影響,為預(yù)燃室式火花塞天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的后續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要的理論基礎(chǔ)。本課題針對(duì)某6200預(yù)燃室式火花塞天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行模型搭建以及仿真計(jì)算,使用專業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)CFD仿真計(jì)算軟件CONVERGE,利用G方程燃燒模型對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣、壓縮和膨脹作功過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,并且借助搭建完成的試驗(yàn)臺(tái)架,進(jìn)行了仿真計(jì)算模型的調(diào)試標(biāo)定。利用標(biāo)定完成的仿真計(jì)算模型,先后對(duì)比并分析了預(yù)燃室容積、預(yù)燃室噴孔直徑、預(yù)燃室壁厚(噴孔長(zhǎng)度)等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)預(yù)燃室式火花塞天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中放熱率、燃料消耗、缸內(nèi)壓力、缸內(nèi)溫度以及排放物產(chǎn)生的影響規(guī)律,并在結(jié)構(gòu)優(yōu)化后對(duì)比分析了混合氣濃度和點(diǎn)火提前角對(duì)燃燒參數(shù)的影響。預(yù)燃室容積方案計(jì)算結(jié)果的對(duì)比中發(fā)現(xiàn):預(yù)燃室容積增大會(huì)降低缸內(nèi)混合氣燃燒放熱速度,使缸內(nèi)壓力和燃燒溫度降低,峰值對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角位置后移,適當(dāng)減小預(yù)燃室容積的10%,可以加快缸內(nèi)混合氣燃燒速度,增大缸內(nèi)壓力和燃燒溫度,峰值對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角位置提前,若繼續(xù)減小預(yù)燃室容積,從減小15%和20%方案來(lái)看,由于預(yù)燃室容積過(guò)小,預(yù)燃室內(nèi)混合氣過(guò)少,減小了預(yù)燃室噴孔形成的火焰射流的能量,反而會(huì)降低缸內(nèi)混合氣燃燒放熱速度,使燃燒延后。預(yù)燃室噴孔孔徑的對(duì)比結(jié)果顯示:燃燒放熱速度先是隨著噴孔孔徑的增大而變快,缸內(nèi)壓力和燃燒溫度增加,峰值曲軸轉(zhuǎn)角位置提前,因?yàn)榭讖降倪m度增大加大了噴孔火焰射流本身涉及的火焰范圍,也減小了噴孔內(nèi)的節(jié)流損失,一定程度上促進(jìn)了燃燒,而燃燒溫度的提高也會(huì)相應(yīng)增加NOx的產(chǎn)生量。若噴孔直徑過(guò)大,則無(wú)法形成高速射流火焰,反而會(huì)降低缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣?使燃燒持續(xù)期變長(zhǎng),燃燒延后。預(yù)燃室壁厚方案是將預(yù)燃室壁厚設(shè)置為1.5mm、2.0mm、2.5mm,對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn):三種壁厚方案中2.0mm壁厚方案的燃燒放熱速度最快,但是排放物NOx也由于燃燒變得劇烈和燃燒溫度的提高而增加。在天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的對(duì)比分析中發(fā)現(xiàn):混合氣的濃度變大,火焰?zhèn)鞑ブ林魅际液?天然氣燃燒速度變快,會(huì)導(dǎo)致缸內(nèi)壓力和溫度急劇增加,并且燃料消耗也會(huì)變快,混合氣變稀后,混合氣燃燒速度變慢,缸內(nèi)壓力和溫度會(huì)降低,并且后燃期延長(zhǎng)。點(diǎn)火提前角可以對(duì)燃燒參數(shù)產(chǎn)生不同程度的影響,從本機(jī)型的仿真計(jì)算結(jié)果來(lái)看,點(diǎn)火提前角的適度增大,可以提升缸內(nèi)燃燒溫度,提升缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣?有效地縮短燃燒持續(xù)期。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U464.174
【部分圖文】：

ｉｉｉｉｉｌｌｌｌｌｌ??２００６?２００７?２００８?２００９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６??圖１－１?２００６－２０１６中國(guó)汽車千人保有量??石油作為我國(guó)汽車的主要燃料消耗來(lái)源。根據(jù)圖１－１顯示，我國(guó)汽車千人保??有量自２００６年至６年１１年期間保持著持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，而且根據(jù)圖１－２顯示，??１??

了?２４６４天次，嚴(yán)重污染天數(shù)達(dá)到了?７８４天次。事實(shí)證明霧霾問(wèn)題已經(jīng)在一定程??度上對(duì)人們的日常起居和出行造成了較壞的影響。而汽車的尾氣就是霧霾顆粒的??罪魁禍?zhǔn)祝郏保场�，根�?jù)圖１－３顯示，北京地區(qū)２０１６年最新霧霾統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中北京空氣??霧霾顆粒中的汽車尾氣顆粒占比達(dá)到了?２２．２％，單一因素占比最高。因此汽車尾??氣排放污染問(wèn)題亟待解決［１４１，提高汽車油品質(zhì)量以及開(kāi)發(fā)新的汽車技術(shù)和清潔汽??車能源已經(jīng)成為了當(dāng)今世界汽車技術(shù)研究人員的首要任務(wù)之一。??２??

?韓國(guó)?全球??圖１－２?２０１６年部分國(guó)家汽車千人保有量??環(huán)境污染是我國(guó)新時(shí)代發(fā)展面臨的另一重大難題，尤其是最近隨著霧霾天氣??的逐漸加劇，空氣質(zhì)量指數(shù)頻繁“爆表”［１１］，使得人們?cè)絹?lái)越關(guān)注大氣環(huán)境污染??問(wèn)題。根據(jù)《２０１６年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》［１２］顯示，２０１６年，全國(guó)３３８?jìng)�(gè)地級(jí)及??以上城市中，僅有占比為２４．９％的８４個(gè)城市的空氣環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)，其他２５４個(gè)??城市的空氣環(huán)境質(zhì)量超標(biāo)，占比為７５．１％。３３８?jìng)�(gè)城市中重度污染天數(shù)更是達(dá)到??了?２４６４天次，嚴(yán)重污染天數(shù)達(dá)到了?７８４天次。事實(shí)證明霧霾問(wèn)題已經(jīng)在一定程??度上對(duì)人們的日常起居和出行造成了較壞的影響。而汽車的尾氣就是霧霾顆粒的??罪魁禍?zhǔn)祝郏保场�，根�?jù)圖１－３顯示，北京地區(qū)２０１６年最新霧霾統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中北京空氣??霧霾顆粒中的汽車尾氣顆粒占比達(dá)到了?２２．２％
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2855657