天然氣發(fā)動機(jī)稀薄燃燒試驗研究與數(shù)值模擬

【摘要】：在大氣環(huán)境污染日益嚴(yán)重,而排放法規(guī)日益苛刻的今天,天然氣作為一種清潔燃料,已經(jīng)成為車用發(fā)動機(jī)未來燃料的首選。合理的采用天然氣發(fā)動機(jī)燃燒控制技術(shù),不但可使天然氣發(fā)動機(jī)保持原有發(fā)動機(jī)的動力性,而且還能降低成本,提高發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。而天然氣發(fā)動機(jī)稀薄燃燒由于其具有排放低、熱效率高、經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點,成為車用發(fā)動機(jī)首選燃燒方式。 本文針對一臺點燃式天然氣發(fā)動機(jī),分別在最大扭矩工況和標(biāo)定工況下,進(jìn)行了臺架試驗,通過改變點火提前角和空燃比,實測缸內(nèi)壓力示功圖、壓力升高率通過壓力示功圖計算得出缸內(nèi)平均溫度、放熱率和累積放熱量等反映發(fā)動機(jī)工作性能的參數(shù),分析這些參數(shù)的變化規(guī)律,對整機(jī)的工作性能進(jìn)行評估,預(yù)判發(fā)動機(jī)在稀薄燃燒條件下出現(xiàn)失火和功率下降的原因,同時為數(shù)值模擬計算提供試驗數(shù)據(jù)。結(jié)合實測數(shù)據(jù)和一維工作過程計算,模擬出發(fā)動機(jī)的熱力循環(huán),為三維數(shù)值模擬提供準(zhǔn)確的邊界條件。從三維數(shù)值模擬計算模型和數(shù)值計算方法出發(fā),結(jié)合缸內(nèi)氣體的湍流流動模型、燃燒模型和排放模型,根據(jù)天然氣發(fā)動機(jī)的工作特性,選取合適的計算模型和方法,建立了模擬發(fā)動機(jī)進(jìn)氣流動、缸內(nèi)燃燒、排氣過程的三維動態(tài)網(wǎng)格,模擬計算了完整的工作循環(huán)過程,得出發(fā)動機(jī)在不同曲軸轉(zhuǎn)角下的缸內(nèi)的流動和燃燒情況,并將模擬結(jié)果和試驗進(jìn)行對比,分析天然氣發(fā)動機(jī)稀薄燃燒條件下存在問題的原因,為發(fā)動機(jī)工作性能的進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化提供理論依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動機(jī) 燃燒 流動 三維數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK437
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 選題背景8
• 1.2 天然氣發(fā)動機(jī)的發(fā)展概況8-9
• 1.3 天然氣特性9
• 1.4 天然氣發(fā)動機(jī)所面臨問題9-10
• 1.5 天然氣發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)10-11
• 1.6 天然氣發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒過程的研究發(fā)展11-12
• 1.7 數(shù)值模擬軟件及應(yīng)用現(xiàn)狀12-13
• 1.8 本文主要研究內(nèi)容13-14
• 2 天然氣發(fā)動機(jī)數(shù)值模擬計算模型和方法14-20
• 2.1 數(shù)值模擬計算基本方程14-16
• 2.3 燃燒模型16-19
• 2.5 排放模型19
• 2.6 本章小結(jié)19-20
• 3 天然氣發(fā)動機(jī)工作過程數(shù)值模擬20-27
• 3.1 發(fā)動機(jī)熱力循環(huán)過程概述20
• 3.2 天然氣發(fā)動機(jī)工作過程數(shù)值模擬計算20-23
• 3.3 BOOST計算及結(jié)果輸出23-26
• 3.4 邊界條件的輸出26
• 3.6 本章小結(jié)26-27
• 4 發(fā)動機(jī)臺架試驗27-48
• 4.1 試驗臺架及測試設(shè)備簡介27-28
• 4.2 天然氣發(fā)動機(jī)基本結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)28-29
• 4.3 試驗方案29-31
• 4.4 點火提前角調(diào)節(jié)試驗31-38
• 4.5 空燃比調(diào)節(jié)試驗38-46
• 4.6 總功率試驗46-47
• 4.7 本章小結(jié)47-48
• 5 穩(wěn)態(tài)流動的有效性驗證48-55
• 5.1 計算域模型的創(chuàng)建48-51
• 5.2 計算求解和結(jié)果的輸出51-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 6 三維數(shù)值模擬計算55-75
• 6.1 數(shù)值模擬動態(tài)網(wǎng)格的創(chuàng)建55-60
• 6.2 邊界條件和初始條件的定義60-61
• 6.3 求解器計算模型的選取61-62
• 6.4 模擬計算結(jié)果及分析62-74
• 6.5 本章小結(jié)74-75
• 7 全文工作總結(jié)與今后研究展望75-77
• 7.1 全文工作總結(jié)75
• 7.2 今后研究展望75-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-79

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