缸內(nèi)流場結(jié)構(gòu)對天然氣發(fā)動機性能影響的模擬研究

【摘要】： 本文在發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1500r/min、100%負荷、點火提前角為上止點前30oCA時研究了燃燒室結(jié)構(gòu)和渦流比對天然氣發(fā)動機混合氣形成、燃燒及排放的影響情況。 設(shè)計了擠氣比分別為29%、48%、50%和54%四種燃燒室,研究了不同燃燒室形狀對天然氣發(fā)動機燃燒過程的影響,結(jié)果表明:在壓縮行程初期,燃燒室形狀對缸內(nèi)速度場的分布幾乎無影響,隨著活塞上行,擠流和湍流火焰逐漸成為影響缸內(nèi)流場演變的主要因素,在四種形狀燃燒室中縮口形燃燒室擠氣面最大,較強的擠流有利于缸內(nèi)產(chǎn)生較高的湍動能,并且在相同曲軸轉(zhuǎn)角下火焰有較大的發(fā)展空間,因此燃燒速度最快,而淺盤形燃燒室凹坑的深度較淺,隨著活塞逐漸接近上止點,火焰只能向兩側(cè)狹小空間發(fā)展,燃燒速度最慢,采用深坑形和直ω形燃燒室時發(fā)動機性能處于縮口形和淺盤形燃燒室之間。 研究了缸內(nèi)不同渦流比對發(fā)動機性能的影響情況。結(jié)果表明,采用不同渦流比時缸內(nèi)的速度場和湍流場有相似的分布規(guī)律,但是隨著渦流比的增加,相同曲軸轉(zhuǎn)角下缸內(nèi)氣體流速增加,不同曲軸轉(zhuǎn)角下,由于不同渦流比與缸內(nèi)擠流和湍流火焰作用情況不同,最佳渦流比也不同,330oCA缸內(nèi)最大湍動能出現(xiàn)在渦流比為1.5的情況下,而360oCA時缸內(nèi)產(chǎn)生最大湍動能的渦流比為3,這說明隨著擠氣強度的增加,采用大的渦流比可以獲得較高的湍動能,但是渦流比過高使缸內(nèi)散熱損失增加,不利與天然氣發(fā)動機快速燃燒的產(chǎn)生,因此對于該縮口燃燒室在1500r/min、最大負荷時采用渦流比為3可以實現(xiàn)改善天然氣發(fā)動機燃燒的作用,但是由于燃燒的改善使NO排放增加。 【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動機 燃燒 燃燒室形狀 擠流 渦流
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TK431
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 概述10-14
• 1.1.1 能源短缺問題10-11
• 1.1.2 環(huán)境污染問題11-14
• 1.2 天然氣發(fā)動機應(yīng)用與發(fā)展14-16
• 1.3 缸內(nèi)流動對發(fā)動機性能的影響16-17
• 1.4 發(fā)動機數(shù)值模擬技術(shù)17-19
• 1.5 論文研究內(nèi)容19-20
• 第2章 天然氣發(fā)動機建模與計算方法20-31
• 2.1 發(fā)動機幾何建模20-21
• 2.2 網(wǎng)格劃分21-22
• 2.3 模型的選擇22-27
• 2.3.1 流動基本方程22-24
• 2.3.2 湍流模型24-25
• 2.3.3 燃燒和點火模型25-26
• 2.3.4 NOx 生成模型26-27
• 2.4 計算方法及離散格式27-28
• 2.5 初始條件和邊界條件28
• 2.6 計算模型的驗證28-29
• 2.7 本章小結(jié)29-31
• 第3章 燃燒室結(jié)構(gòu)對天然氣發(fā)動機性能的影響31-49
• 3.1 燃燒室形狀對天然氣發(fā)動機性能影響32-33
• 3.2 不同燃燒室內(nèi)流場演變過程對比分析33-42
• 3.2.1 缸內(nèi)速度場演變過程對比分析33-39
• 3.2.2 缸內(nèi)湍流場演變過程對比39-42
• 3.3 燃燒室形狀對燃燒過程的影響42-45
• 3.4 燃燒室形狀對 NOX排放的影響45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-49
• 第4章 渦流對天然氣發(fā)動機性能的影響49-68
• 4.1 渦流對天然氣發(fā)動機性能的影響49-50
• 4.2 渦流對缸內(nèi)流場演變過程的影響50-61
• 4.2.1 渦流對缸內(nèi)速度場演變過程的影響50-56
• 4.2.2 渦流對湍流場演變過程的影響56-61
• 4.3 渦流對燃燒過程的影響61-65
• 4.4 渦流對 NOX排放的影響65-66
• 4.5 本章小結(jié)66-68
• 第5章 全文總結(jié)及未來工作68-71
• 5.1 全文工作總結(jié)68-69
• 5.2 下一步研究工作69-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75-76
• 個人簡介76

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