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12V190燃气发动机混合器结构设计与优化

作　者: 王华
导　师: 左承基
学　校: 合肥工业大学
专　业: 动力工程
关键词: 燃气发动机文丘里混合器结构设计优化
分类号: TK433
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

混合器是缸外混合供气燃气发动机的重要部件。文丘里混合器由于其特有的文丘里特性,比较适用于燃气发动机。研究文丘里混合器的流动特性对调节混合气空燃比、提升发动机功率、降低发动机排气温度和提高经济性都有着重要意义。本文通过发动机台架试验获得混合器相关数据,利用流体力学原理,建立起文丘里混合器数学模型。然后运用Matlab软件中的Simulink模块搭建文丘里混合器的仿真模型,并通过试验数据对仿真模型进行标定。在上述基础上,对采用稀燃技术的燃气发动机所使用的文丘里混合器结构参数进行了优化设计,建立了结构参数通用设计方法,编写了相应的软件,并采用标定过的仿真模型进行了验证,取得较好的一致性利用Fluent软件分析了混合器流通区域的流场分布,从燃气孔开口角度以及排数两方面研究了结构变化对混合气均匀性的影响。本文建立的文丘里混合器仿真模型具有通用性,能适用于不同组分燃气的文丘里混合器结构设计。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-12
第一章绪论  12-19
  1.1 引言  12
  1.2 燃气在能源结构中的重要地位  12-13
  1.3 燃气发动机概况  13-15
    1.3.1 燃气发动机的分类  13-14
    1.3.2 燃气发动机研究现状  14-15
  1.4 燃气发动机混合器的发展现状  15-17
    1.4.1 国内发展现状  15-16
    1.4.2 国外发展现状  16-17
  1.5 相关软件介绍  17-18
    1.5.1 Catia软件介绍  17
    1.5.2 Gambit软件介绍  17
    1.5.3 Fluent软件介绍  17
    1.5.4 Simulink仿真模块介绍  17-18
  1.6 课题研究意义  18
  1.7 课题来源及本文主要工作  18-19
第二章台架试验及数据分析  19-30
  2.1 引言  19
  2.2 试验装置  19-20
  2.3 试验目的与方法  20-21
    2.3.1 试验目的  20
    2.3.2 试验方法  20-21
  2.4 试验数据分析  21-26
    2.4.1 根据燃气组分计算燃气理论质量空燃比  21-23
    2.4.2 空气、燃气质量流量计算  23
    2.4.3 空气、燃气质量流量随功率的变化关系  23-25
    2.4.4 过量空气系数随发动机功率的变化关系  25-26
  2.5 试验数据修正  26-29
    2.5.1 喉口压力修正  26-27
    2.5.2 空气入口压力修正  27-28
    2.5.3 燃气入口压力修正  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第三章文丘里混合器仿真建模及标定  30-40
  3.1 引言  30
  3.2 数学建模  30-33
    3.2.1 质量流量计算  30-32
    3.2.2 空燃比及过量空气系数计算  32-33
  3.3 Simulink建模  33-37
    3.3.1 可膨胀系数计算模块  33-34
    3.3.3 质量流量计算模块  34
    3.3.4 仿真模块主体  34-35
    3.3.5 输入参数设置与标定  35-37
  3.4 仿真结果与分析  37-39
    3.4.1 实测、仿真计算空气流量对比  37
    3.4.2 实测、仿真计算燃气流量对比  37-38
    3.4.3 实测、仿真计算过量空气系数对比  38-39
  3.5 本章小结  39-40
第四章稀薄燃烧天然气发动机的混合器结构参数设计  40-46
  4.1 引言  40
  4.2 理论计算模型  40-42
    4.2.1 已知设计参数  40
    4.2.2 空气、燃气质量流量计算  40-41
    4.2.3 空气与燃气的入口、喉口直径计算  41-42
  4.3 结构参数设计  42-44
  4.4 设计计算结果分析  44-45
  4.5 本章小结  45-46
第五章文丘里混合器流场均匀性模拟  46-53
  5.1 引言  46
  5.2 模型建立  46-47
  5.3 网格划分和前处理  47-48
  5.4 求解器的设置  48
  5.5 计算平台  48-49
  5.6 模拟结果与分析  49-52
    5.6.1 燃气孔角度对混合均匀性的影响  49
    5.6.2 燃气孔排数对混合均匀性的影响  49-52
  5.7 本章小结  52-53
第六章总结与展望  53-54
  6.1 本文总结  53
  6.2 未来展望  53-54
参考文献  54-56
攻读硕士学位期间发表的论文  56

12V190燃气发动机混合器结构设计与优化

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