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天然气发动机燃烧过程数值模拟与试验分析

作　者: 代素琴
导　师: 成晓北
学　校: 华中科技大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 天然气发动机燃烧三维数值模拟优化
分类号: TK437
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 68次
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内容摘要

随着石油能源危机与排放法规的不断提高,各国都在积极寻找替代燃料,天然气作为一种清洁燃料,其藏储量比较丰富,是车用发动机替代燃料的首选。选用合理的点火提前角、空燃比以及燃烧室结构对天然气发动机的经济性、动力性和排放特性有着非常重要的影响。本文通过理论分析、数值模拟与试验研究相结合的手段,对一台天然气发动机的燃烧过程进行了研究。本文首先对天然气发动机进行了台架试验,试验包括总功率试验,以及分别在最大扭矩工况和标定工况下,改变点火提前角和空燃比进行性能试验,得到缸内压力示功图,燃烧放热率等性能参数,分析点火提前角与空燃比对天然气发动机动力性、经济型和排放性的影响,并得到最大扭矩工况和标定工况下较佳的点火提前角和空燃比值。试验数据同时为数值模拟提供边界条件和验证基础。然后本文对该天然气发动机燃烧过程进行了三维数值模拟计算,建立了模拟天然气发动机进排气流动、缸内燃烧的三维动态网格,对发动机缸内流动和燃烧状况进行分析,并模拟计算了不同点火提前角和空燃比时发动机缸内燃烧过程,分析点火提前角及空燃比对缸内燃烧的影响。最后,本文对原机的燃烧室形状进行了优化设计,比较了三种不同燃烧室形状对天然气发动机性能和排放的影响,为天然气发动机性能的进一步改进优化提供了参考依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-17
  1.1 选题背景  8-10
  1.2 天然气发动机特点分析  10-12
  1.3 天然气发动机发展  12-14
  1.4 发动机数值模拟  14-15
  1.5 本文主要研究内容  15-17
2 数值计算模型及计算方法  17-22
  2.1 三维数值模拟计算概述  17-18
  2.2 气体流动模型  18-20
  2.3 燃烧模型  20-21
  2.4 排放模型  21
  2.5 本章小结  21-22
3 天然气发动机台架试验及分析  22-43
  3.1 试验对象及测试设备  22-23
  3.2 试验方案  23-24
  3.3 总功率试验  24-26
  3.4 点火提前角调节试验  26-35
  3.5 空燃比调节试验  35-41
  3.6 本章小结  41-43
4 三维数值模拟计算  43-61
  4.1 动态网格的建立  43-45
  4.2 初始条件和边界条件的定义  45-47
  4.3 数值计算模型的验证  47
  4.4 进气道—缸内流场分布  47-51
  4.5 缸内燃烧火焰传播  51-54
  4.6 燃烧火焰温度场变化  54-55
  4.7 点火提前角对天然气发动机燃烧过程的影响  55-56
  4.8 空燃比对天然气发动机燃烧过程的影响  56-60
  4.9 本章小结  60-61
5 燃烧室结构优化设计  61-65
  5.1 不同形状燃烧室的设计  61-62
  5.2 计算结果及分析  62-64
  5.3 本章小结  64-65
6 全文总结及展望  65-67
  6.1 全文总结  65
  6.2 展望  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-70

天然气发动机燃烧过程数值模拟与试验分析

内容摘要

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