YC6MK375N-30型天然氣發(fā)動機熱平衡系統(tǒng)建模與試驗研究

【摘要】：在石油資源日益匱乏,環(huán)境污染不斷加劇的前提下,開展天然氣發(fā)動機相關(guān)性能研究具有重要的理論意義和應用價值。發(fā)動機熱平衡實質(zhì)上是研究燃料在氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱量的去向分布情況,由于熱平衡涉及到燃燒、傳熱等復雜過程,產(chǎn)生很多不確定參數(shù),給熱平衡的研究增加了一定的難度和局限性。 針對發(fā)動機熱平衡研究的現(xiàn)狀,本文主要利用Simulink的仿真環(huán)境建立了YC6MK375N-30型天然氣發(fā)動機熱平衡系統(tǒng)缸內(nèi)各子系統(tǒng)工作過程模型,同時建立排氣系統(tǒng)模型,探討了尾氣利用的可行性,最后通過試驗研究對發(fā)動機熱平衡系統(tǒng)的熱量分布進行了計算。全文主要研究內(nèi)容包括： 論文首先全面系統(tǒng)的介紹了近年來國內(nèi)外發(fā)動機熱平衡研究的背景與意義,分析了缸內(nèi)工作過程仿真、整機數(shù)值仿真以及整機熱平衡試驗的研究現(xiàn)狀與研究背景。概述了發(fā)動機整機熱平衡分析理論,介紹了發(fā)動機缸內(nèi)工作過程的基本假設(shè)和建立數(shù)學模型,確定邊界條件,奠定仿真基礎(chǔ)。 論文利用Matlab/Simulink的仿真環(huán)境,建立發(fā)動機缸內(nèi)熱平衡過程各子系統(tǒng)模型,并通過仿真計算明確了影響發(fā)動機熱平衡的因素。同時,建立天然氣發(fā)動機的排氣系統(tǒng)熱力過程的物理和數(shù)學模型,建立其仿真計算模型。通過計算其排氣熱量研究吸收式制冷裝置在廢氣利用中的可行性。 論文利用天然氣發(fā)動機性能臺架進行天然氣發(fā)動機的熱平衡試驗,試驗臺架包括了測量儀器儀表以及相關(guān)傳感器的布置情況,并制定了熱平衡試驗的試驗方法,明確了試驗要求。熱平衡試驗在不同工況下分別進行,通過控制試驗條件,測出熱平衡相關(guān)數(shù)據(jù),并計算燃料產(chǎn)生熱量的分配情況。 最后,論文總結(jié)了研究工作的主要內(nèi)容,并對今后熱平衡試驗和熱平衡系統(tǒng)建模仿真提出了展望。 【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動機 數(shù)值仿真 余熱制冷 熱平衡試驗
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TK433
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究的背景10-13
• 1.2 課題研究的目的及意義13-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 天然氣發(fā)動機研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 發(fā)動機熱平衡研究現(xiàn)狀16
• 1.3.3 發(fā)動機廢氣余熱利用現(xiàn)狀16-18
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容18-19
• 第2章 天然氣發(fā)動機熱平衡過程計算及基礎(chǔ)理論19-35
• 2.1 研究對象19-20
• 2.2 天然氣發(fā)動機的燃燒特性20-22
• 2.3 氣缸內(nèi)工質(zhì)的熱力學性質(zhì)22-25
• 2.3.1 工質(zhì)的成分22-23
• 2.3.2 混合氣體的比熱和絕熱指數(shù)23-24
• 2.3.3 瞬時傳熱系數(shù)24-25
• 2.3.4 混合氣體的內(nèi)能和焓25
• 2.4 缸內(nèi)工作過程的數(shù)學模型25-32
• 2.4.1 傳熱基本理論25-28
• 2.4.2 氣缸內(nèi)各階段熱力過程分析28-30
• 2.4.3 發(fā)動機氣缸工作容積30-31
• 2.4.4 進、排氣流量計算31-32
• 2.5 發(fā)動機熱平衡計算32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第3章 熱平衡系統(tǒng)的建模35-45
• 3.1 發(fā)動機建模與仿真介紹35-38
• 3.1.1 數(shù)值計算模型的發(fā)展35-36
• 3.1.2 熱平衡過程模擬軟件36-38
• 3.1.3 Simulink在發(fā)動機模擬計算中的應用38
• 3.2 熱平衡系統(tǒng)建模仿真流程38-40
• 3.3 發(fā)動機熱平衡過程建模40-44
• 3.3.1 曲軸轉(zhuǎn)角計算模型40-41
• 3.3.2 氣缸容積模型41-42
• 3.3.3 工質(zhì)性質(zhì)參數(shù)模型42-43
• 3.3.4 燃燒子系統(tǒng)模型43
• 3.3.5 傳熱子系統(tǒng)模型43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 天然氣發(fā)動機熱平衡試驗45-59
• 4.1 試驗系統(tǒng)的總體布置45-50
• 4.1.1 試驗用發(fā)動機45
• 4.1.2 試驗用儀器45-49
• 4.1.3 熱平衡試驗臺架總體布置49-50
• 4.2 熱平衡試驗方法及過程分析50-53
• 4.2.1 試驗測量參量及精度要求50-51
• 4.2.2 試驗條件的控制51-52
• 4.2.3 試驗數(shù)據(jù)的表示與處理52
• 4.2.4 熱平衡試驗方法52-53
• 4.3 熱平衡試驗結(jié)果53-55
• 4.4 熱平衡計算55-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 排氣系統(tǒng)熱力過程及排氣余熱利用59-68
• 5.1 排氣管的數(shù)學模型59-62
• 5.1.1 基本假設(shè)59
• 5.1.2 排氣管內(nèi)簡化的微分方程59-60
• 5.1.3 排氣系統(tǒng)的散熱60-61
• 5.1.4 排氣溫度61-62
• 5.2 基于SIMUlink排氣系統(tǒng)熱力過程模型62-63
• 5.3 發(fā)動機排氣尾氣利用63-67
• 5.3.1 發(fā)動機余熱制冷技術(shù)63-65
• 5.3.2 排氣熱量傳遞過程計算65-66
• 5.3.3 制冷機的熱力計算66-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 第6章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 全文總結(jié)68-69
• 6.2 工作展望69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻71-74
• 攻讀碩士學位期間參與課題與發(fā)表專利74

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