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增压中冷柴油机废气再循环系统的模拟研究
作 者: 郎晓姣
导 师: 黎苏;郑清平
学 校: 河北工业大学
专 业: 热能工程
关键词: 柴油机 EGR系统 文丘里管 均匀性
分类号: TK421.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
随着社会的进步和现代工业的飞速发展,能源和环境问题越来越得到关注。现在世界各地都制定和实施了严格的排放法规,这对内燃机技术也提出了越来越高的要求。在柴油机中,氮氧化物(NOX)的排放约占总排放物的53%。因此,对氮氧化物的控制十分重要。本文针对Perkins150Ti系列增压中冷柴油机应用EGR系统降低Nox排放进行了模拟研究,主要进行了以下几方面工作:(1)分析了增压柴油机采用EGR技术的可行性方案,决定采用高压回路,即从涡轮机前将废气引出进入到压气机和中冷器后。为保证废气能顺利的引入进气管,采用文丘里管作为进气降压装置。(2)通过CFD软件对文丘里管进行结构优化和多缸机各缸EGR分配均匀性模拟。通过结构优化得到了最佳的文丘里管结构;对多缸机的稳态和瞬态模拟结果表明各缸之间的废气分布基本均匀。(3)分析了在不同负荷和转速下不同EGR率对柴油机经济性、动力性和排放性的影响;模拟研究了各工况下最佳EGR率的研究。通过十三工况的模拟研究和台架实验表明,采用增加废气再循环系统后增压中冷柴油机可以满足欧四对NOx和SOOT的限制要求。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-11 第一章 绪论 11-22 §1-1 研究背景 11 §1-2 废气再循环(EGR)技术 11-14 1-2-1 NOX、SOOT 生成机理 11-12 1-2-2 EGR 进气方式的选择 12-13 1-2-3 EGR 率的计算方法 13-14 §1-3 国内外废气再循环(EGR)系统的发展 14-16 1-3-1 国外废气再循环(EGR)系统的发展 14-15 1-3-2 国内废气再循环(EGR)系统的发展 15-16 §1-4 排放法规 16-18 1-4-1 国外排放法规的发展 16-17 1-4-2 国内排放法规的发展 17-18 §1-5 内燃机燃烧过程模拟计算及应用 18-21 1-5-1 内燃机数值模拟发展 18-20 1-5-2 模拟软件介绍 20-21 §1-6 本课题主要内容及意义 21-22 第二章 数值模拟基本理论 22-30 §2-1 BOOST 模型基本理论 22-27 2-1-1 热力基本方程 22-23 2-1-2 燃烧模型 23-25 2-1-3 排放模型 25-27 §2-2 FIRE 模型基本理论 27-29 §2-3 本章小结 29-30 第三章 增压中冷柴油机EGR 进气系统设计 30-48 §3-1 增压中冷柴油机EGR 进气系统 30-31 §3-2 文丘里管结构优化 31-40 3-2-1 进排气压差 31-32 3-2-2 文丘里管理论计算 32-35 3-2-3 文丘里管基于三维数值计算的结构优化 35-36 3-2-4 文丘里管计算结果分析 36-39 3-2-5 实验验证 39-40 §3-3 多缸EGR 分配均匀性的数值分析 40-47 3-3-1 多缸EGR 系统三维模型 40-42 3-3-2 多缸EGR 分配均匀性计算结果分析 42-47 §3-4 本章小结 47-48 第四章 EGR 增压中冷柴油机模拟与实验研究 48-66 §4-1 带EGR 增压中冷柴油机BOOST 模型 48-50 §4-2 EGR 率对发动机性能和排放的影响 50-55 4-2-1 EGR 率对低负荷时发动机性能和排放的影响 50-51 4-2-2 EGR 率对中负荷时发动机性能和排放的影响 51-53 4-2-3 EGR 率对高负荷时发动机性能和排放的影响 53-55 §4-3 ECE R-49 十三工况模拟研究 55-57 §4-4 EGR 率MAP 图的确定 57-61 §4-5 柴油机台架实验 61-64 4-5-1 发动机台架及所用测量仪器 61-62 4-5-2 实验方法 62 4-5-3 结果分析 62-64 §4-6 本章小结 64-66 第五章 论文总结与展望 66-68 §5-1 全文总结 66-67 §5-2 工作展望 67-68 参考文献 68-72 致谢 72-73 攻读学位期间所取得的相关科研成果 73
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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 内燃机 > 柴油机 > 理论 > 废气排放及净化
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