火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的多維數(shù)值模擬研究

【摘要】： 數(shù)值模擬計(jì)算和試驗(yàn)研究是當(dāng)今內(nèi)燃機(jī)研究發(fā)展的兩大支柱。尤其近些年,隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提高和數(shù)值模擬軟件的成熟,數(shù)值模擬計(jì)算以低成本高效率的開發(fā)環(huán)境吸引了越來越多的研究者。并且,數(shù)值模擬計(jì)算能夠提供的數(shù)據(jù)也較傳統(tǒng)的試驗(yàn)研究更加全面,比如能夠提供復(fù)雜的缸內(nèi)流場和溫度的變化過程。 本文系統(tǒng)的論述了缸內(nèi)燃燒過程的三維數(shù)值模擬計(jì)算模型和數(shù)值計(jì)算方法,對缸內(nèi)氣體的氣相湍流流動(dòng)模型、燃燒模型和排放模型在理論上進(jìn)行了具體的分析。應(yīng)用AVL公司開發(fā)的三維數(shù)值模擬FIRE軟件,對火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流運(yùn)動(dòng)過程、燃燒過程和排放物生成過程進(jìn)行了數(shù)值模擬仿真計(jì)算,詳細(xì)的展示了缸內(nèi)流場、缸內(nèi)溫度場以及排放物濃度分布情況。 應(yīng)用FIRE軟件,本文主要從以下四個(gè)方面對一臺由柴油機(jī)改裝的T6114ZL型火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程進(jìn)行詳盡的模擬計(jì)算與分析:①壓縮比:設(shè)計(jì)了兩種壓縮比,對比分析不同的壓縮比對燃燒過程的影響,找出適合此天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比范圍。②燃燒室形狀:在保證壓縮比不變的情況下,開發(fā)設(shè)計(jì)了幾種不同形狀的燃燒室,對比分析了這幾種燃燒室的湍流動(dòng)能強(qiáng)度分布及火焰?zhèn)鞑デ闆r。③點(diǎn)火提前角:對于選定的燃燒室形狀,采用不同的點(diǎn)火提前角進(jìn)行模擬分析,通過燃燒過程的對比選擇適宜的點(diǎn)火提前角。④混合氣濃度:設(shè)計(jì)了多種過量空氣系數(shù),分析不同程度的稀混合氣對排放及經(jīng)濟(jì)性方面的影響。通過對各參數(shù)進(jìn)行的模擬仿真計(jì)算,得出的最佳匹配參數(shù),在此基礎(chǔ)上對排放物生成進(jìn)行定性的預(yù)測,并模擬研究了此發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)過程中可能出現(xiàn)的熱負(fù)荷問題。 計(jì)算得出,盆型燃燒室在火焰?zhèn)鞑ニ俣群突鹧娣植忌夏苓_(dá)到較好的平衡,有利于該天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀燃。發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試驗(yàn)表明,模擬計(jì)算提出的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和調(diào)試參數(shù)與試驗(yàn)結(jié)果相吻合,本文的模擬計(jì)算對發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)開發(fā)工作提供了依據(jù),減少了試驗(yàn)工作量。 本文的最后對缸內(nèi)燃燒過程進(jìn)一步的深入研究進(jìn)行了展望。 【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 燃燒過程 數(shù)值模擬 排放
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TK431
【目錄】：

• 中文摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 選題背景8-9
• 1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算的發(fā)展與現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 計(jì)算機(jī)模擬概述9
• 1.2.2 內(nèi)燃機(jī)燃燒過程數(shù)值模擬的發(fā)展9-13
• 1.2.3 計(jì)算方法13-14
• 1.2.4 網(wǎng)格生成14
• 1.2.5 模擬工具14-15
• 1.3 本文的主要內(nèi)容15-17
• 第二章 火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的CFD計(jì)算模型和數(shù)值計(jì)算方法17-29
• 2.1 氣相湍流流動(dòng)模型17-23
• 2.1.1 湍流概述17-18
• 2.1.2 湍流的數(shù)值模擬方法18-20
• 2.1.3 湍流流動(dòng)的基本守恒方程20
• 2.1.4 湍流物理量時(shí)均值定義及運(yùn)算規(guī)則20-22
• 2.1.5 湍流模型22
• 2.1.6 壁面函數(shù)法22-23
• 2.2 燃燒模型23-24
• 2.2.1 著火模型23-24
• 2.2.2 火焰面密度模型24
• 2.3 NO_x生成模型24-26
• 2.4 數(shù)值計(jì)算方法26-28
• 2.4.1 有限容積法26
• 2.4.2 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)26-27
• 2.4.3 初始條件和邊界條件27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 CFD模型的建立及驗(yàn)證29-37
• 3.1 缸內(nèi)燃燒過程的數(shù)值計(jì)算29-33
• 3.1.1 計(jì)算對象29-30
• 3.1.2 幾何模型的建立與網(wǎng)格劃分30-31
• 3.1.3 計(jì)算初始參數(shù)的設(shè)定31-32
• 3.1.4 計(jì)算模型的選取32-33
• 3.2 計(jì)算結(jié)果及分析33-35
• 3.2.1 缸內(nèi)三維速度分布33-34
• 3.2.2 缸內(nèi)三維壓力分布34-35
• 3.3 計(jì)算模型的驗(yàn)證35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒及排放的多維數(shù)值模擬研究37-53
• 4.1 計(jì)算對象37-38
• 4.2 不同壓縮比對燃燒過程的影響38-40
• 4.3 不同燃燒室形狀對燃燒過程的影響40-44
• 4.3.1 燃燒室形狀的設(shè)計(jì)及網(wǎng)格模型的建立40-41
• 4.3.2 模擬計(jì)算結(jié)果及分析41-44
• 4.4 不同點(diǎn)火提前角對燃燒過程的影響44-46
• 4.5 不同混合氣濃度對燃燒過程的影響46-48
• 4.6 NO_x生成的模擬計(jì)算48-50
• 4.7 火花塞的熱負(fù)荷50-52
• 4.8 本章小結(jié)52-53
• 第五章 發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試驗(yàn)53-56
• 5.1 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)53
• 5.2 試驗(yàn)條件53
• 5.3 試驗(yàn)所用儀器和設(shè)備53-54
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果54-55
• 5.5 本章小結(jié)55-56
• 第六章 全文總結(jié)及工作展望56-58
• 6.1 全文總結(jié)56-57
• 6.2 工作展望57-58
• 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)58-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 發(fā)表論文和科研情況說明61-62
• 附錄62-63
• 致謝63

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低散熱壓縮著火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的試驗(yàn)研究    張德福

可持續(xù)發(fā)展背景下中國石油資源戰(zhàn)略研究    柳蔭成

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CNG發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程數(shù)值模擬    溫苗苗

燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對柴油機(jī)性能影響的試驗(yàn)研究    朱堅(jiān)

乙醇均質(zhì)壓燃燃燒邊界條件的試驗(yàn)研究    董光宇

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均質(zhì)壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒邊界條件的試驗(yàn)研究    劉海峰

燃燒室形狀和噴氣時(shí)刻對CNG發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒影響的研究    李浩蕩

甲醇均質(zhì)壓燃燃燒特性的研究    韓立偉

壓縮著火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的研究    鄧玉龍

車用直噴式柴油機(jī)燃燒過程的多維數(shù)值模擬研究    焦運(yùn)景

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柴油機(jī)噴霧混合過程數(shù)值模擬的發(fā)展與現(xiàn)狀    李向榮,茍晨華,孫柏剛,馬維忍

TY1100柴油機(jī)燃用天然氣的排放特性研究    胡準(zhǔn)慶,陳淑玲,李廣順,張洪訓(xùn),王效濤

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用任意拉格朗日-歐拉法計(jì)算內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)流場    解茂昭

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直噴式柴油機(jī)燃用天然氣燃料的研究    宋振寰,D.斯蒂芬

空氣/天然氣λ對QHCCI燃燒過程影響的研究    林志強(qiáng),蘇萬華,汪洋,謝輝,裴毅強(qiáng)

降低車用直噴式柴油機(jī)排氣污染物的數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究    石俊偉

分隔室火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的試驗(yàn)研究    張懷東;李立順;張?zhí)烊?張德福;朱自強(qiáng);

燃燒室結(jié)構(gòu)對稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響    司鵬鵾;張惠明;楊志勇;張自立;焦運(yùn)景;程輝;

燃燒室形狀對天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒影響的研究    馮志新;幺居標(biāo);王忠恕;劉忠長;竇慧莉;

電控噴射稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)    竇慧莉;劉忠長;李駿;李建群;閆濤;

火花點(diǎn)火式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的準(zhǔn)維燃燒模型    左承基,趙奎翰

滿足國家第Ⅳ階段排放標(biāo)準(zhǔn)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)    司鵬鹍;張惠明;楊志勇;張自立;焦運(yùn)景;程輝;董善黎;徐平;陳孟強(qiáng);

稀燃點(diǎn)燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒特性    焦運(yùn)景;張惠明;司鵬鹍;楊志勇;張自立;程輝;

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)湍流流動(dòng)的CFD研究    鄭清平;張惠明;

火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的數(shù)值模擬    李書澤,周校平,張武,高黃震

火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程CFD研究    焦運(yùn)景;張惠明;楊志勇;張自立;司鵬昆;

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不同類型的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放特點(diǎn)    萇轉(zhuǎn);周斌;邵曉杰;于超;

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漳澤發(fā)電分公司節(jié)能減排打出三套組合拳    王文敏

重汽集團(tuán)研發(fā)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)    本報(bào)記者 鄭義

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)首次進(jìn)入863計(jì)劃    記者 王建梁

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)成新競爭點(diǎn)    關(guān)尚宇

鉆井用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)獲突破    任繼凱　傅偉

濟(jì)柴研制鉆井用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)填補(bǔ)國內(nèi)空白    記者 任繼凱　通訊員 傅偉

現(xiàn)代重工研發(fā)成功天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)    廣言

錫柴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)再展“低碳”魅力    通訊員 陳燕　記者 嚴(yán)峻

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

滿足國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)壓縮天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的研究    司鵬鹍

4SH-N天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程優(yōu)化及排放控制    楊立平

壓燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程模擬計(jì)算和試驗(yàn)研究    鄭清平

低散熱壓縮著火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的試驗(yàn)研究    張德福

稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒循環(huán)變動(dòng)特性及動(dòng)力學(xué)特征研究    姚寶峰

大型低揮發(fā)份煤鍋爐燃燒運(yùn)行問題的研究    姚斌

汽油機(jī)多區(qū)燃燒模型的建立及應(yīng)用研究    李岳林

柴油機(jī)缸內(nèi)流場的PIV技術(shù)應(yīng)用研究及數(shù)值模擬    梁桂華

燃燒邊界條件對乙醇燃料均質(zhì)壓燃的影響規(guī)律    劉金山

火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的多維數(shù)值模擬研究    沈國華

CA6DL1-30柴油機(jī)燃燒過程與燃燒室改進(jìn)研究    陸超群

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)均質(zhì)稀燃的數(shù)值模擬與試驗(yàn)分析    汪源利

車用直噴式柴油機(jī)燃燒過程的多維數(shù)值模擬研究    焦運(yùn)景

轎車用單一燃料電控噴射天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能的實(shí)驗(yàn)與計(jì)算研究    郭云杰

直噴式柴油機(jī)噴油器參數(shù)對燃燒和排放影響的數(shù)值模擬    周苗

缸內(nèi)流場結(jié)構(gòu)對天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響的模擬研究    張波

燃燒室形狀對170柴油機(jī)性能影響的分析    陳利

基于LabVIEW不同燃燒室形狀的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)排放預(yù)測    展靖華

雙流束旋翼式戶用熱量表的性能研究    劉永輝