学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

大型天然气发动机工作循环数值模拟分析

作　者: 熊长君
导　师: 冯立岩
学　校: 大连理工大学
专　业: 动力工程
关键词: 天然气大型发动机工作过程数值模拟
分类号: TK432
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 71次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

采用预混合稀薄燃烧技术的大型天然气发动机无需加装排放后处理装置就能满足国际海事组织(IMO) Tier3排放法规要求。而且由于天然气价格低、资源丰富,大型天然气发动机的运行成本也比传统柴油机大大降低。因此,大型天然气发动机是举世公认的绿色节能动力装置,相关研究是世界大型发动机界的热门研究课题。论文针对某型号大型天然气发动机整机性能开展工作循环一维数值模拟研究,根据大型天然气发动机的特点,进行了燃烧系统设计、燃料供给策略及进气定时策略设计、涡轮增压器匹配等研究。通过模拟计算预测不同方案中气体燃料发动机在标定工况及其他工况下的基本性能,并将标定工况的动力性与经济性数据与其原柴油机-某型号船用柴油机进行比较,分析重要运行参数变化的原因以及验证大型天然气发动机的动力性是否满足使用要求。同时,根据计算得到的标定工况和不同负荷下的天然气发动机的进气流量、涡轮增压器的压比等参数,对涡轮增压器进行选型与验证。此外,在气体燃料发动机标定工况下应用Miller循环,比较应用Miller循环前后发动机的运行参数的变化,探讨Miller循环对于气体燃料主机排放和有效热效率的影响。整机工作过程模拟计算结果表明,所设计的大型天然气发动机的动力性和经济性与其原柴油机相当,天然气发动机可以与原柴油机所使用的涡轮增压器良好匹配,应用Miller循环可以有效的降低天然气发动机气缸内的温度。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-24
  1.1 引言  9-12
  1.2 天然气的重要战略地位及其性质  12-14
    1.2.1 天然气的重要战略地位  12
    1.2.2 天然气的性质  12-14
  1.3 国内外天然气发动机的发展状况  14-17
    1.3.1 天然气发动机的发展历程  14
    1.3.2 天然气发动机国内外发展现状  14-16
    1.3.3 天然气发动机在船舶上的应用状况  16-17
  1.4 天然气发动机的类型及其应用技术简介  17-23
    1.4.1 双燃料发动机  17-19
    1.4.2 单一气体燃料发动机  19-22
    1.4.3 Miller循环在大功率天然气发动机上的应用  22-23
  1.5 本文的研究目的及主要研究内容  23-24
    1.5.1 研究对象及研究目的  23
    1.5.2 研究内容  23-24
2 发动机工作过程模拟计算理论背景  24-31
  2.1 气缸模型  24-29
    2.1.1 气缸做功的计算  24-25
    2.1.2 气缸燃烧模型  25-28
    2.1.3 气缸传热模型  28-29
  2.2 管道计算模型  29
  2.3 涡轮增压器计算模型  29-30
  2.4 本章小结  30-31
3 工作过程计算模型的建立  31-46
  3.1 预燃室火花点火天然气发动机  31-39
    3.1.1 燃烧系统的选择  31-32
    3.1.2 燃料供给方式的确定  32-33
    3.1.3 点火方式的选择  33-34
    3.1.4 负荷控制方式  34
    3.1.5 计算模型的建立  34-35
    3.1.6 重要参数的设定  35-37
    3.1.7 不同负荷计算模型参数的设定  37-38
    3.1.8 Miller循环方式的选择  38-39
  3.2 燃气缸外喷射预混合燃烧(Otto循环)双燃料发动机  39-42
    3.2.1 燃烧系统的选择  39-40
    3.2.2 燃料供给方式的选择  40-41
    3.2.3 负荷控制方式  41
    3.2.4 计算模型的建立  41
    3.2.5 不同负荷计算模型参数的设定  41-42
    3.2.6 Miller循环方式的选择  42
  3.3 燃气高压喷射扩散燃烧(Diesel循环)双燃料发动机  42-45
    3.3.1 燃烧系统与燃料供给方式的选择  42-44
    3.3.2 负荷控制方式  44
    3.3.4 计算模型的建立  44
    3.3.5 不同负荷计算模型参数的设定  44
    3.3.6 Miller循环方式的选择  44-45
  3.4 本章小结  45-46
4 计算结果分析  46-63
  4.1 预燃室火花点火天然气发动机  46-53
    4.1.1 标定工况下的计算结果  46-47
    4.1.2 不同负荷的计算结果  47-49
    4.1.3 涡轮增压器的匹配情况  49-50
    4.1.4 Miller循环对缸内温度的影响  50-52
    4.1.5 Miller循环对经济性的影响  52
    4.1.6 Miller循环对于涡轮增压器的要求  52-53
  4.2 燃气缸外喷射预混合燃烧(Otto循环)双燃料发动机  53-58
    4.2.1 标定工况下的计算结果  53-54
    4.2.2 涡轮增压器的匹配情况  54-55
    4.2.3 Miller循环对气缸有效压缩比的影响  55
    4.2.4 Miller循环对缸内温度的影响  55-57
    4.2.5 Miller循环对经济性的影响  57
    4.2.6 Miller循环对于涡轮增压器的要求  57-58
  4.3 燃气高压喷射扩散燃烧(Diesel循环)双燃料发动机  58-62
    4.3.1 标定工况下的计算结果  58-59
    4.3.2 涡轮增压器的匹配情况  59-60
    4.3.3 Miller循环对缸内温度的影响  60-61
    4.3.4 Miller循环对经济性的影响  61-62
    4.3.5 Miller循环对于涡轮增压器的要求  62
  4.4 本章小结  62-63
5 气体燃料主机开发总结  63-65
  5.1 三种方案标定工况下的性能比较  63-65
6 全文总结与展望  65-66
  6.1 全文总结  65
  6.2 展望  65-66
参考文献  66-69
附录A 有关瞬时放热率的数据处理  69-72
致谢  72-73

大型天然气发动机工作循环数值模拟分析

内容摘要

全文目录

相似论文