学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

低浓度瓦斯单缸可视化发动机的研制开发

作　者: 董玉振
导　师: 邓德乐；刘永启；李宗立；李冬梅
学　校: 山东理工大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 瓦斯燃烧模型可视化单缸湍流
分类号: TK432
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 68次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

我国是煤炭资源大国,煤层气资源极为丰富,其理化特性非常适合作为内燃机的代用燃料,驱动发电机组发电。但是每年在煤炭开采过程中,产生的相当于130多亿m3纯甲烷的瓦斯中,有60%以上由于浓度太低,无法利用,被直接排入大气,造成了资源浪费和环境污染。本文完成了由淄博柴油机总公司提供的8300煤层气发动机改造成低浓度瓦斯单缸可视化发动机的设计工作,包括为之配备润滑系统、混合气配制系统、点火系统、时序控制系统、同步的数据采集系统和高速摄影系统及相关控制系统。并进行了初步的试验,结果表明：该装置能够观测到发动机缸内的燃烧过程,能够记录下燃烧过程照片和缸内压力随曲轴转角的变化规律；低浓度瓦斯单缸可视化发动机能够完成预期的试验功能。同时,针对低浓度瓦斯建立了发动机缸内准维双区湍流燃烧模型,分析处理试验数据。此模型能根据实测的燃烧压力曲线计算出层流燃烧速度、已燃气火焰温度及火焰传播速度等参数随压力、当量比、发动机转速、点火提前角的变化规律。通过试验数据与模型计算结果的对比分析,表明：浓混合气较稀混合气,燃烧速度更快,燃烧放热率也更大,使最高压力,压力上升率更大,缸内温度上升的速度加快,最高温度也越大。当量比为Φ=1.1时,燃烧过程历时最短,压力升高率最高,爆压也最高；当Φ=1.0时,高转速的压力升高率略大于低转速的升高率；当Φ=0.8时,反而低转速时的压力升高率明显高于高转速的升高率；总的来说,无论转速如何,Φ值较小的最高压力较小,燃烧过程滞后。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-8
主要符号  8-10
第一章绪论  10-23
  1.1 引言  10-12
  1.2 瓦斯发动机的研究利用现状  12-14
  1.3 可视化发动机的研究现状  14-21
    1.3.1 光学诊断技术概述  14-16
    1.3.2 可视化装置概述  16-17
    1.3.3 光学诊断技术在可视化装置上的应用  17-21
  1.4 课题研究内容  21-23
第二章缸内预混湍流燃烧准维模型  23-40
  2.1 燃烧模型概述  23-24
  2.2 缸内准维双区燃烧模型的建立  24-28
    2.2.1 模型假设  24-25
    2.2.2 工作区间的划分  25
    2.2.3 基本方程的建立  25-28
  2.3 物性参数的确定  28-32
    2.3.1 已燃气体组分摩尔分数的计算  28-30
    2.3.2 迭代初值的确定  30-31
    2.3.3 化学反应平衡常数Ki的确定  31
    2.3.4 物性参数的计算  31-32
  2.4 湍流火焰传播速度子模型  32-37
    2.4.1 已燃气体膨胀速度S_E的计算  32
    2.4.2 湍流燃烧火焰速度S_T的确定  32-33
    2.4.3 燃烧室几何形状的计算方法  33-35
    2.4.4 火焰前锋面积的计算  35-37
    2.4.5 已燃区体积的计算  37
    2.4.6 未燃区体积与传热面积的计算  37
  2.5 缸内参数的计算  37-38
  2.6 燃烧放热率的计算  38
  2.7 起始温度T_B初值的选取  38-39
    2.7.1 瓦斯气热值的计算  39
  2.8 本章小结  39-40
第三章可视化发动机本体的研制开发  40-72
  3.1 可视化发动机本体基本结构  40-41
  3.2 石英玻璃视窗的设计  41-51
    3.2.1 设计理念  41-42
    3.2.2 石英视窗大小的确定  42-43
    3.2.3 缸套与石英玻璃视窗配合方案的设计  43-47
    3.2.4 石英视窗的密封问题  47-49
    3.2.5 石英玻璃视窗的强度校核  49-51
  3.3 曲轴的改造设计  51-59
    3.3.1 单缸机的平衡理论  52
    3.3.2 旋转惯性力的平衡  52
    3.3.3 曲柄不平衡质量m_K的计算  52-53
    3.3.4 连杆不平衡质量m_(CB)的计算  53-55
    3.3.5 平衡重的设计  55-57
    3.3.6 平衡重螺栓的设计和校核  57-59
  3.4 飞轮的设计  59-63
    3.4.1 飞轮转动惯量、圆周速度校验的计算书  61
    3.4.2 连接法兰的设计  61-63
  3.5 配气机构的设计  63-65
    3.5.1 轮轴的设计  63-65
    3.5.2 轮的设计  65
  3.6 点火系统的设计  65-67
    3.6.1 角表盘传动组件的改造设计  65
    3.6.2 传感器固定座与压紧螺栓的设计  65-67
  3.7 润滑系统的设计  67-69
    3.7.1 连杆小头和活塞销的润滑  68
    3.7.2 活塞的润滑  68
    3.7.3 二硫化钼(MoS_2)  68-69
  3.8 300D可视化发动机总装图  69-71
  3.9 本章小结  71-72
第四章试验装置与结果分析  72-90
  4.1 混合气配制系统  73-74
  4.2 高速摄影系统  74-75
  4.3 数据采集系统  75-76
    4.3.1 压电传感器  76
    4.3.2 电荷放大器  76
    4.3.3 DEWE2010高速数据采集器  76
  4.4 时序控制系统  76-78
  4.5 驱动电机  78
  4.6 电动机油泵  78-79
  4.7 300D可视化发动机试验规程  79-82
  4.8 图像数据的处理方法  82
  4.9 模型验证  82-83
  4.10 火焰图像计算结果与模拟计算结果的比较  83-85
  4.11 当量比对发动机性能的影响  85-86
  4.12 转速对发动机性能的影响  86-87
  4.13 点火提前角对发动机性能的影响  87-89
  4.14 本章小结  89-90
第五章全文总结与工作展望  90-92
  5.1 全文总结  90
  5.2 今后工作展望  90-92
致谢  92-94
参考文献  94-101
附录  101
  附录A 化学反应平衡常数K_I的拟合系数  101
  附录B 在学期间公开发表论文及著作情况  101

低浓度瓦斯单缸可视化发动机的研制开发

内容摘要

全文目录

相似论文