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以煤油为燃料的内燃机气助雾化喷嘴方案研究

作　者: 谢昆
导　师: 何小民
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 雾化气助雾化喷嘴煤油内燃机数值模拟燃烧性能
分类号: V231.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 22次
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内容摘要

为满足煤油内燃机对煤油雾化效果的要求,本文设计了气助雾化喷嘴,开展了雾化性能试验、燃烧性能试验,对喷嘴流场进行了数值模拟,得到了一些结论。建立了雾化性能试验系统,研究了电磁阀开关频率、供油压力、气油比、进气速度对气助雾化喷嘴雾化性能的影响,得出气油比、进气速度是影响SMD的主要因素。在试验工况范围,气油比从2增大到3,进气速度从50m/s增大到80m/s,SMD从48微米减小到36微米。与离心喷嘴比较,气助雾化喷嘴最小SMD达到了36微米,而离心喷嘴最小SMD为45微米左右,而且气助雾化喷嘴能够改善油气混合和粒径分布,有利于燃烧。运用商用CFD软件FLUENT对双级气助雾化喷嘴进行数值模拟,得到了流场的流动特性,建立了进出口速度之间的关系,得到了第一级旋流气量与燃油量的比值,为燃烧室的设计改造及运行提供了有力的参考依据,尤其在燃烧室技术方案论证及优化设计中起到重要的作用。设计加工了模拟内燃机状态的燃烧室,建立了燃烧性能试验系统,研究了点火频率、气油比、进气温度、进气速度(旋流器进口速度)对气助雾化喷嘴燃烧性能的影响。在各试验工况下,应用气助雾化喷嘴的燃烧室均能成功点燃。当点火频率为20、30、40、50Hz,燃烧室内对应的点火成功频率约为20、15、20、25Hz。当气油比不超过15:1时,进气速度在70m/s左右,燃烧产生的平均压力在1.8～2.1MPa。气油比为17:1时,平均压力降到1.2MPa。主流进气温度从160℃升高到180℃,燃烧平均压力约从1.7MPa升高到1.8MPa。旋流器进气速度从60m/s增大到90m/s,燃烧平均压力约从1.7MPa升高到2.0MPa。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章绪论  13-19
  1.1 研究背景及意义  13-15
  1.2 二冲程内燃机的研究和发展现状  15-18
  1.3 本文的主要研究内容  18-19
第二章气助雾化喷嘴的工作原理及设计方案  19-32
  2.1 引言  19
  2.2 雾化的基本原理与表征参数  19-24
    2.2.1 雾化的基本原理  19
    2.2.2 雾化的表征参数  19-24
  2.3 离心喷嘴的工作原理  24-25
  2.4 气助雾化喷嘴工作原理与设计  25-29
    2.4.1 气助雾化喷嘴工作原理  25-26
    2.4.2 单级气助雾化喷嘴的设计  26-28
    2.4.3 双级气助雾化喷嘴的设计  28-29
  2.5 喷嘴流量特性的研究  29-30
  2.6 本章小结  30-32
第三章气助雾化喷嘴的雾化性能试验研究  32-39
  3.1 引言  32
  3.2 雾化试验系统与测量原理  32-33
    3.2.1 雾化实验系统  32
    3.2.2 测量原理  32-33
  3.3 试验内容和试验参数  33-35
  3.4 试验结果及分析  35-38
    3.4.1 离心喷嘴的雾化性能  35
    3.4.2 单级气助雾化喷嘴的雾化性能  35-36
    3.4.3 双级气助雾化喷嘴的雾化性能  36-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章气助雾化喷嘴流场的数值模拟  39-46
  4.1 引言  39
  4.2 FLUENT 软件简介  39-40
  4.3 物理模型和数学模型  40-42
    4.3.1 物理模型  40-41
    4.3.2 数学模型  41-42
  4.4 计算结果及分析  42-45
  4.5 本章小结  45-46
第五章气助雾化喷嘴的燃烧性能试验研究  46-57
  5.1 引言  46
  5.2 试验系统  46-49
  5.3 试验内容和试验参数  49
  5.4 试验结果及分析  49-55
    5.4.1 离心喷嘴燃烧性能试验结果及分析  49-52
    5.4.2 双级气助雾化喷嘴燃烧性能试验结果及分析  52-55
  5.5 本章小结  55-57
第六章总结与展望  57-59
  6.1 本文的主要研究成果  57-58
  6.2 未来工作展望  58-59
参考文献  59-62
致谢  62-63
在学期间的研究成果及发表的学术论文  63

以煤油为燃料的内燃机气助雾化喷嘴方案研究

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