单一燃料天然气内燃机动力循环过程的数值模拟与优化研究
单一燃料天然气内燃机动力循环过程的数值模拟与优化研究【摘要】:由于全球石油燃料的大量消耗和以及对环境的严重污染,天然气作为可替代的清洁能源日益受到关注,天然气汽车也因此在世界范围内
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TK431
【目录】:
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-10
- 符号说明10-12
- 1 绪论12-22
- 1.1 课题的研究背景及研究意义12-15
- 1.1.1 当今国际石油燃料的短缺和环境污染的现状12
- 1.1.2 天然气燃料的物理化学特性12-13
- 1.1.3 国内外天然气汽车的发展现状13-14
- 1.1.4 天然气内燃机在燃烧过程中的主要问题14-15
- 1.2 数值模拟在天然气内燃机研发中的应用15-20
- 1.2.1 针对天然气内燃机的数值模拟研究15-18
- 1.2.2 热力学模型在天然气内燃机研发中的应用18-19
- 1.2.3 研究现状总结19-20
- 1.3 本文研究的目的和主要内容20-22
- 1.3.1 研究主要目的20
- 1.3.2 研究主要内容20-22
- 2 四冲程循环的热力学模型的建立22-30
- 2.1 天然气柴油热力学零维模型22-28
- 2.1.1 基本数学模型23-26
- 2.1.2 瞬时气缸体积模型26
- 2.1.3 气缸进排气质量模型26-27
- 2.1.4 燃烧速率模型---Weibe 函数27
- 2.1.5 内燃机散热函数27-28
- 2.1.6 滞燃期模型28
- 2.1.7 摩擦模型28
- 2.2 模型建立和计算流程28-30
- 3 四冲程循环三维 CFD 模型的建立30-36
- 3.1 三维模型基本方程30-31
- 3.1.1 连续性方程30
- 3.1.2 动量守恒方程(以 i 方向为例)30-31
- 3.1.3 能量守恒方程31
- 3.1.4 组分输运方程31
- 3.2 内燃机 CFD 计算中的主要模型31-36
- 3.2.1 湍流模型—k-? 模型31-32
- 3.2.2 喷射模型32
- 3.2.3 离散相(DPM)模型32-33
- 3.2.4 燃烧速率模型—EDC 模型33-34
- 3.2.5 排放模型—NO_x34-36
- 4 零维模型和三维 CFD 模拟的结果分析36-52
- 4.1 基于柴油机对零维模型的验证以及优化36-40
- 4.1.1 内燃机参数36
- 4.1.2 模型验证36-37
- 4.1.3 零维模型对柴油机工作过程的优化37-40
- 4.2 三维柴油机的 Fluent 的模拟及验证40-50
- 4.2.1 几何模型的建立40-41
- 4.2.2 Fluent 中动网格的设置与实现41-42
- 4.2.3 边界条件及初始条件设置42-43
- 4.2.4 柴油机燃烧模拟验证43-44
- 4.2.5 模拟结果与数据分析44-50
- 4.3 本章小结50-52
- 5 单一燃料天燃气内燃机的数值模拟及优化52-80
- 5.1 预混点燃单一燃料天然气内燃机三维数值研究52-59
- 5.1.1 预混点燃天然气气缸参数52
- 5.1.2 预混点燃天然气内燃机燃烧结果分析52-59
- 5.2 HCCI 单一燃料天然气内燃机三维数值研究59-69
- 5.2.1 天然气缸内燃烧反应动力学机理59-60
- 5.2.2 HCCI 天然气内燃机参数60-61
- 5.2.3 HCCI 天然气内燃机燃烧结果分析61-66
- 5.2.4 不同过量空气系数及进气温度对燃烧的影响66-69
- 5.3 基于零维模型对单一燃料天然气内燃机的研究69-79
- 5.3.1 预混天然气燃烧的 Weibe 放热方程70-72
- 5.3.2 天然气预混点燃内燃机的模拟及优化72-79
- 5.4 本章结论79-80
- 6 结论与展望80-82
- 6.1 主要结论80-81
- 6.2 展望81-82
- 致谢82-84
- 参考文献84-88
- 附录88
- A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录88
- B 作者在攻读硕士学位论文期间参加的科研项目88
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