大型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的優(yōu)化與改進(jìn)

【摘要】：21世紀(jì)以來(lái)，由于地球生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，尋找一種潔凈環(huán)保的代用燃料就成為當(dāng)代內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的研究重點(diǎn)。由于天然氣是潔凈環(huán)保燃料，因此，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)受到人們的廣泛關(guān)注。相比傳統(tǒng)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性能優(yōu)越，但其燃燒速度較為緩慢，后燃現(xiàn)象較為嚴(yán)重，排氣溫度較高。稀薄燃燒技術(shù)是降低天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度的有效措施，但稀燃后的缸內(nèi)燃燒速度更加緩慢，甚至導(dǎo)致失火。 本文通過(guò)改進(jìn)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室部件，加快稀薄燃燒時(shí)缸內(nèi)氣體流動(dòng)速度，加大湍流動(dòng)能，進(jìn)而加快燃燒速度，減少燃燒持續(xù)期，以同時(shí)達(dá)到快速燃燒、降低排氣溫度的目的。 基于KIVA程序組，本文建立天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室模型。首先通過(guò)改變?nèi)紵业男螤?，加快汽缸?nèi)氣體流動(dòng)速度，加大湍流強(qiáng)度，進(jìn)而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒，降低排氣溫度。由于缸內(nèi)氣體流動(dòng)改善幅度較小，提出了基于燃燒室偏心的二次改進(jìn)方案。最終，綜合氣體流動(dòng)速度、湍流強(qiáng)度以及流動(dòng)地均勻性，選定在X方向上偏移0.3cm的收口盆形燃燒室為最優(yōu)方案。 對(duì)改進(jìn)后的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了臺(tái)架性能試驗(yàn)，采集相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并與原燃燒室發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明：天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)采用新燃燒室后，排氣溫度得到有效降低，燃?xì)饨?jīng)濟(jì)性得到提高，燃?xì)庀牧枯^原燃燒室發(fā)動(dòng)機(jī)最大降低11.4%。 在700KW工況點(diǎn)，采用新燃燒室后過(guò)量空氣系數(shù)達(dá)到1.78，高于原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的稀燃性能得到提升；燃?xì)庀牧拷档土?.5%，有效地減少了燃?xì)庀牧浚蛔畲蟾變?nèi)壓力增大了0.845MPa，最大缸內(nèi)壓力時(shí)刻提前了2度，火焰發(fā)展期減小了6度，快速燃燒期減小了6度。 【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 數(shù)值模擬 臺(tái)架試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TK403
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-13
• 插圖清單13-15
• 表格清單15-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 研究背景16-17
• 1.1.1 環(huán)境污染16-17
• 1.1.2 能源危機(jī)17
• 1.2 天然氣的性質(zhì)及其發(fā)展17-20
• 1.2.1 天然氣性質(zhì)17-18
• 1.2.2 天然氣發(fā)展分析18-19
• 1.2.3 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展19
• 1.2.4 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù)19-20
• 1.3 國(guó)內(nèi)外天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)研究現(xiàn)狀20-23
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3.2 國(guó)外天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)研究21-23
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容23-24
• 第二章 KIVA 程序和后處理軟件介紹24-32
• 2.1 引言24
• 2.2 KIVA 軟件發(fā)展簡(jiǎn)介24-25
• 2.2.1 KIVA 軟件的誕生24
• 2.2.2 KIVA 軟件的發(fā)展24-25
• 2.3 KIVA 程序的結(jié)構(gòu)和功能25-30
• 2.3.1 KIVA 程序的結(jié)構(gòu)25-27
• 2.3.2 KIVA 程序中的數(shù)學(xué)方程27-29
• 2.3.3 KIVA 程序中的湍流模型29-30
• 2.4 后處理軟件（Fieldview）介紹30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的改進(jìn)設(shè)計(jì)32-42
• 3.1 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)32
• 3.2 建立基于形狀變化的燃燒室網(wǎng)格32-36
• 3.2.1 KIVA 網(wǎng)格劃分方法32-34
• 3.2.2 建立天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室網(wǎng)格34-36
• 3.3 缸內(nèi)流場(chǎng)仿真結(jié)果分析36-41
• 3.3.1 燃燒室內(nèi)氣體流動(dòng)分析36-39
• 3.3.2 燃燒室湍流動(dòng)能分析39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的二次改進(jìn)42-52
• 4.1 基于燃燒室偏心的二次改進(jìn)42
• 4.2 二次改進(jìn)方案的網(wǎng)格建立42-44
• 4.3 缸內(nèi)流場(chǎng)仿真結(jié)果分析44-50
• 4.3.1 缸內(nèi)氣體流動(dòng)分析44-48
• 4.3.2 缸內(nèi)湍流動(dòng)能分析48-50
• 4.3.3 確立最佳燃燒室50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第五章 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)及結(jié)果分析52-65
• 5.1 引言52
• 5.2 試驗(yàn)裝置52-55
• 5.3 試驗(yàn)?zāi)康呐c布置55
• 5.3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>55
• 5.3.2 試驗(yàn)布置55
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果分析55-63
• 5.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)排溫?cái)?shù)據(jù)分析55-58
• 5.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)量空氣系數(shù)58-60
• 5.4.3 發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性60-61
• 5.4.4 發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)數(shù)據(jù)分析61-63
• 5.5 本章小結(jié)63-65
• 第六章 全文總結(jié)與展望65-67
• 6.1 全文總結(jié)65
• 6.2 展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況70-71

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一汽錫柴大型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)投入批量生產(chǎn)    

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)成新競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)    關(guān)尚宇

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重汽研發(fā)成功天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)    記者 王建梁

一汽錫柴加快開(kāi)發(fā)大功率天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)    記者 過(guò)國(guó)忠 通訊員 陳燕

鉆井用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)獲突破    任繼凱　傅偉

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稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程研究和燃燒系統(tǒng)開(kāi)發(fā)    焦運(yùn)景

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燃燒邊界條件對(duì)車(chē)用重型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒及排放的影響    余小草

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電控多點(diǎn)噴射天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)    杜喜云

大馬力天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程數(shù)值模擬及分析    李春節(jié)

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