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

【摘要】： 天然氣作為一種清潔燃料已廣泛的應(yīng)用于汽車動(dòng)力中,成為未來(lái)解決能源短缺與排放污染的一種有效途徑。如何滿足日益苛刻的排放法規(guī),以及高效節(jié)能的趨勢(shì)要求是我們要解決的一個(gè)重要課題,天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)采用稀薄燃燒方式與合理的點(diǎn)火角將直接影響著其經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放特性。 本文針對(duì)一臺(tái)點(diǎn)燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了整機(jī)的工作過(guò)程數(shù)值模擬和缸內(nèi)燃燒過(guò)程的三維數(shù)值模擬。研究了天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒的工作特性和排放物生成,以及點(diǎn)火角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響,得出天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒、排放性能的相應(yīng)規(guī)律。本文首先針對(duì)所研究的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行空燃比和點(diǎn)火提前角標(biāo)定試驗(yàn)、總功率試驗(yàn)、十三工況排放測(cè)量試驗(yàn),為數(shù)值模擬計(jì)算與分析的驗(yàn)證提供試驗(yàn)依據(jù)。然后建立天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)工作過(guò)程模擬計(jì)算模型,并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算模型的驗(yàn)證。同時(shí)研究整機(jī)工作過(guò)程中點(diǎn)火提前角和壓縮比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性能的影響規(guī)律,以尋求最佳的參數(shù)組合。最后建立天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)三維燃燒計(jì)算模型,研究發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒時(shí)的燃燒、排放生成特性,同時(shí)研究點(diǎn)火提前角和過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響規(guī)律,為以后的研究提出方向性的建議。 研究表明,按理論空燃比工作意味著熱負(fù)荷高,從而導(dǎo)致高的發(fā)動(dòng)機(jī)零件熱應(yīng)力,影響耐久性。稀燃可使燃燒和排氣溫度保持在原發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)可以接受的水平,不降低發(fā)動(dòng)機(jī)零件的耐久性。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒時(shí),缸內(nèi)壓力、溫度、放熱率峰值隨點(diǎn)火提前角增大而提高;NOx和碳煙的排放較低。 【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 數(shù)值模擬 燃燒 排放
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TK437
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題的目的及意義9-10
• 1.2 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 燃燒模型12-13
• 1.3.2 排放物模型13-14
• 1.4 數(shù)值計(jì)算方法14-16
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容16-17
• 2 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算模型17-31
• 2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程模擬計(jì)算模型17-21
• 2.1.1 缸內(nèi)模型17-20
• 2.1.2 氣體管路模型20-21
• 2.2 缸內(nèi)三維數(shù)值模擬計(jì)算模型21-30
• 2.2.1 湍流流動(dòng)基本控制方程21-24
• 2.2.2 燃燒模型24-27
• 2.2.3 NOx 排放模型27-28
• 2.2.4 碳煙(SOOT)模型28-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 3 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能及排放試驗(yàn)31-43
• 3.1 EQD180N-20 型電控天然氣(CNG)發(fā)動(dòng)機(jī)概述31-34
• 3.1.1 CNG 發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射系統(tǒng)32
• 3.1.2 空燃比控制系統(tǒng)32-34
• 3.2 EQD180N-20 型電控天然氣(CNG)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)34-43
• 3.2.1 空燃比與點(diǎn)火提前角的標(biāo)定試驗(yàn)34-37
• 3.2.2 EQD180N-20 型電控天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的功率試驗(yàn)37-40
• 3.2.3 EQD180N-20 型電控天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)十三工況排放性能試驗(yàn)40-43
• 4 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程數(shù)值模擬43-54
• 4.1 建立模型及驗(yàn)證準(zhǔn)確性43-48
• 4.1.1 建立工作過(guò)程計(jì)算模型43-46
• 4.1.2 稀燃條件下發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性46-48
• 4.2 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)計(jì)算及分析48-52
• 4.2.1 點(diǎn)火提前角的影響48-50
• 4.2.2 壓縮比的影響50-52
• 4.3 本章小結(jié)52-54
• 5 缸內(nèi)燃燒過(guò)程三維數(shù)值模擬54-73
• 5.1 移動(dòng)網(wǎng)格的建立56-57
• 5.2 初始邊界條件的定義57
• 5.3 缸內(nèi)三維數(shù)值模擬計(jì)算57-58
• 5.4 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)均質(zhì)混合稀薄燃燒特性與排放物生成58-69
• 5.4.1 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃特性58-60
• 5.4.2 燃燒溫度場(chǎng)60-63
• 5.4.3 稀燃條件下排放物生成63-67
• 5.4.4 缸內(nèi)速度場(chǎng)分布67-69
• 5.5 點(diǎn)火提前角對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的影響69-72
• 5.6 本章小結(jié)72-73
• 6 全文總結(jié)與展望73-75
• 6.1 全文總結(jié)73
• 6.2 展望73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 附錄一 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄80

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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)開發(fā)    焦運(yùn)景

高性能大功率天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)開發(fā)研究    李樹生

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

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

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

壓燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)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(guò)程的試驗(yàn)研究    張德福

電控噴射稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究    竇慧莉

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

電控汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)故障模擬試驗(yàn)及診斷研究    袁華智

公交車用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)產(chǎn)化的層次分析法研究與規(guī)?；瘧?yīng)用    竇寶華

滿足國(guó)Ⅴ排放的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)    張坤鵬

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴射系統(tǒng)的研究    范龍飛

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)

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬    吳家平

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)及配氣相位優(yōu)化研究    潘芝桂

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比控制系統(tǒng)研究與開發(fā)    趙海艷

大型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)數(shù)值模擬分析    熊長(zhǎng)君

大缸徑天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程數(shù)值模擬研究    邢小偉

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)氣體噴射閉環(huán)控制技術(shù)研究    黃帥