天然气发动机均质稀燃的数值模拟与试验分析

【摘要】： 天然气作为一种清洁燃料已广泛的应用于汽车动力中,成为未来解决能源短缺与排放污染的一种有效途径。如何满足日益苛刻的排放法规,以及高效节能的趋势要求是我们要解决的一个重要课题,天然气发动机采用稀薄燃烧方式与合理的点火角将直接影响着其经济性、动力性和排放特性。 本文针对一台点燃式天然气发动机进行了整机的工作过程数值模拟和缸内燃烧过程的三维数值模拟。研究了天然气发动机稀薄燃烧的工作特性和排放物生成,以及点火角对发动机性能的影响,得出天然气发动机燃烧、排放性能的相应规律。本文首先针对所研究的天然气发动机进行空燃比和点火提前角标定试验、总功率试验、十三工况排放测量试验,为数值模拟计算与分析的验证提供试验依据。然后建立天然气发动机的整机工作过程模拟计算模型,并根据发动机试验结果进行计算模型的验证。同时研究整机工作过程中点火提前角和压缩比对发动机动力性、经济性及排放性能的影响规律,以寻求最佳的参数组合。最后建立天然气发动机的缸内三维燃烧计算模型,研究发动机稀薄燃烧时的燃烧、排放生成特性,同时研究点火提前角和过量空气系数对发动机的影响规律,为以后的研究提出方向性的建议。 研究表明,按理论空燃比工作意味着热负荷高,从而导致高的发动机零件热应力,影响耐久性。稀燃可使燃烧和排气温度保持在原发动机机可以接受的水平,不降低发动机零件的耐久性。天然气发动机稀薄燃烧时,缸内压力、温度、放热率峰值随点火提前角增大而提高;NOx和碳烟的排放较低。 【关键词】：天然气发动机 数值模拟 燃烧 排放
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK437
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题的目的及意义9-10
• 1.2 天然气发动机缸内燃烧过程研究现状10-12
• 1.3 发动机数值模拟的研究现状12-14
• 1.3.1 燃烧模型12-13
• 1.3.2 排放物模型13-14
• 1.4 数值计算方法14-16
• 1.5 本文研究内容16-17
• 2 天然气发动机数值模拟计算模型17-31
• 2.1 发动机工作过程模拟计算模型17-21
• 2.1.1 缸内模型17-20
• 2.1.2 气体管路模型20-21
• 2.2 缸内三维数值模拟计算模型21-30
• 2.2.1 湍流流动基本控制方程21-24
• 2.2.2 燃烧模型24-27
• 2.2.3 NOx 排放模型27-28
• 2.2.4 碳烟(SOOT)模型28-30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 天然气发动机的性能及排放试验31-43
• 3.1 EQD180N-20 型电控天然气(CNG)发动机概述31-34
• 3.1.1 CNG 发动机燃料喷射系统32
• 3.1.2 空燃比控制系统32-34
• 3.2 EQD180N-20 型电控天然气(CNG)发动机试验34-43
• 3.2.1 空燃比与点火提前角的标定试验34-37
• 3.2.2 EQD180N-20 型电控天然气发动机的功率试验37-40
• 3.2.3 EQD180N-20 型电控天然气发动机十三工况排放性能试验40-43
• 4 天然气发动机工作过程数值模拟43-54
• 4.1 建立模型及验证准确性43-48
• 4.1.1 建立工作过程计算模型43-46
• 4.1.2 稀燃条件下发动机动力性46-48
• 4.2 天然气发动机参数计算及分析48-52
• 4.2.1 点火提前角的影响48-50
• 4.2.2 压缩比的影响50-52
• 4.3 本章小结52-54
• 5 缸内燃烧过程三维数值模拟54-73
• 5.1 移动网格的建立56-57
• 5.2 初始边界条件的定义57
• 5.3 缸内三维数值模拟计算57-58
• 5.4 天然气发动机均质混合稀薄燃烧特性与排放物生成58-69
• 5.4.1 天然气发动机稀燃特性58-60
• 5.4.2 燃烧温度场60-63
• 5.4.3 稀燃条件下排放物生成63-67
• 5.4.4 缸内速度场分布67-69
• 5.5 点火提前角对天然气发动机燃烧过程的影响69-72
• 5.6 本章小结72-73
• 6 全文总结与展望73-75
• 6.1 全文总结73
• 6.2 展望73-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-80
• 附录一 攻读硕士学位期间发表的论文目录80

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

轿车用单一燃料电控喷射天然气发动机性能的实验与计算研究    郭云杰

基于GT-Power的CNG摩托车发动机性能优化研究    钟睿

16V240ZJ型机车柴油机应用天然气燃料仿真分析研究    王耀超

空燃比对准均质充量压缩点燃天然气发动机低负荷排放性能的影响    苏岭;周龙保;汪映;蒋德明;李维;钟辉;

火花点火发动机燃烧过程的多维模拟    杨迪,顾宏中

天然气发动机燃烧特征与功率恢复    卓斌

天然气增压发动机工作过程模拟分析研究    孟金喆;张欣;卢美秀;

内燃机气缸内三维气体流场的数值模拟    李国伟，蒋德明

点火提前角对LPGV排放和动力性的影响    王云鹏,隗海林,李世武,陈进刚

中国天然气汽车发展方向探讨    周曦,杨玉国

天然气——汽车的清洁燃料    刘雪芳,赵明智,林丽华

车用天然气燃烧特性分析    林在犁

点火提前角对电喷LPG发动机排放特性的研究    吴贵福;

带钢热镀锌数值模拟    袁银梅;李朝祥;

内燃机技术发展与环境保护    吕杰,王铁军,王树年

混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟    赵炜航;李丽丽;杨金鼎;金利伟;王德俊;金志昂;党伟龙;张星;郑文;

公路隧道火灾模式下烟流的稳态分析    冯炼,王婉娣,杨其新,王明年

车用发动机燃用天然气与氢燃料的对比研究    姚宝峰,李国岫

CFD技术在内燃机设计中的应用    索文超;韩树;张晶;

配气正时对柴油机性能影响的数值研究    杨棣;于佳;刘杰;罗马吉;

基于数值模拟的柴油机进气道预测设计研究    尤国栋;苏铁熊;卢志国;蔡忠周;王家雄;

发动机燃用乙醇汽油的空燃比模拟优化研究    崔淑华;樊亚妮;

基于dS PACE系统的电控单元硬件在环发动机控制仿真研究    李长文,张付军,黄英,赵长禄,孙业保,郝利君

大型原油储罐全表面火灾动力学模拟研究    厉建祥;张卫华;陶彬;

电控技术在天然气发动机上的应用    滕勤;左承基;

基于GT-POWER的柴油机配气定时的优化设计    朱祎飞;李明海;

轿车用直喷柴油机缸内工作过程CFD分析    王宝林;邓帮林;李军成;许胜利;冯仁华;

恢复天然气(CNG)发动机动力性能的分析研究    赵作志;

恢复天然气(CNG)发动机动力性能的分析研究    赵作志;

液滴修正零维蒸发模型的推导与分析    魏明锐;赵卫东;孔亮;沃敖波;

应用Isight集成Boost对发动机的性能进行优化    田翀;

TY3100柴油机进排气系统流动模拟研究    罗马吉;刘高飞;于佳;

汽油发动机改燃压缩天然气后功率下降的原因及改进措施    邹志刚;

低噪声轻量化单缸柴油机的虚拟设计技术研究    杨陈

气动/燃油混合动力能量回收利用研究    聂相虹

气动燃油混合动力车混合效能分析及其电控气动发动机的研究    陈平录

气动—柴油混合动力发动机工作过程研究    胡军强

基于信号处理的氢燃料发动机优化控制    王丽君

大功率机车柴油机时间控制式燃油喷射控制系统研究    王苏敬

YC6T柴油机进排气系统性能仿真及优化研究    崔洪江

汽油机进气混合O_2/CO_2的燃烧机理与性能研究    姚春玲

柴油机燃用小桐子油的燃烧过程试验与模拟研究    王子玉

餐饮业烟道油垢自燃发火机理及细水雾自动灭火系统研究    谢正文

柴油机大小涡轮相继增压控制参数研究与排气连通管设计    朱清

缸内流场结构对天然气发动机性能影响的模拟研究    张波

TBD234柴油机缸内燃烧模拟及排放预测    张万煌

某16V型柴油机相继增压性能分析    李琦

多功能燃烧弹的研究    田文凯

柴油/天然气双燃料发动机性能模拟研究    尹佳

基于模糊-PID算法的柴油机调速控制策略设计与研究    孙立晶

低热值气体燃料发动机的试验研究    单冲

基于CFD的柴油机喷雾过程模拟计算研究    刘劲松

基于MATLAB/Simulink的高压共轨柴油机仿真模型的研究与应用    雷晶

空燃比对准均质充量压缩点燃天然气发动机低负荷排放性能的影响    苏岭;周龙保;汪映;蒋德明;李维;钟辉;

天然气对我国能源安全的作用及对策    曹小奇;郭焦峰;秦岭;杨禹;兰乔;

天然气发动机燃烧特征与功率恢复    卓斌

EQ491电喷发动机进排气系统的匹配优化计算    王建昕,帅石金,许元默,庄人隽

车用天然气发动机技术与性能研究    宋钧,张武高,黄震

天然气掺氢发动机的研究现状和发展趋势    刘海全;马凡华;殷勇;

HCNG发动机掺氢比选择试验研究    李勇;马凡华;刘海全;殷勇;

点燃式CNG发动机燃烧过程研究    王忠恕;刘忠长;窦慧莉;吴晓云;

关于米勒循环增压发动机的未来展望    大江博海,人见光夫,岩田典之,单震震

米勒循环天然气发动机    薛军

柴油机改天然气单燃料发动机应用研究    田龙

电控燃气摩托车发动机的研究    徐远望

天然气发动机进气管内混合气形成过程的可视化研究    龚英利

CNG发动机工作过程数值模拟    温苗苗

电控汽油—压缩天然气（CNG）两用燃料发动机动力性恢复研究    廖均智

基于GT-POWER的汽油机仿真及优化设计    刘宇

压缩着火天然气发动机燃烧过程的研究    邓玉龙

D6114发动机燃用代用燃料的性能优化及仿真研究    任鹏

CA4102天然气发动机仿真优化设计    韩小强

燃烧室形状和喷气规律对天然气发动机燃烧的改善    黄晶慧

多缸柴油机主—从ECU分布式控制系统研究    宋雪桦

天然气发动机压缩比、点火时刻及配气相位优化研究    吴岳伟

天然气发动机进排气系统及配气相位优化研究    潘芝桂

船用双燃料发动机特性研究    靖海国

柴油机电控单体泵喷油过程参数的数值标定    连力丰

大功率柴油机EGR模拟研究    王迎迎

发动机燃用乙醇汽油的空燃比特性研究    樊亚妮

汽车发动机可燃冰混合燃料燃烧特性与排放性能研究    郭超

LNG汽车高原动力性恢复研究    张炎

压缩天然气汽车的开发与应用    简晓春,邵毅明

天然气汽车性能影响因素的试验研究    刘生全,马志义,司利增,边耀璋

发展天然气汽车是解决能源紧缺和环境污染的根本途径    黄引贤

火花点火发动机爆震燃烧研究的发展与现状(Ⅰ)    武得钰,顾笑映,李继军,王良煜,傅茂林,李建权

汽车发动机气道的CAD与CAM    常思勤

天然气发动机燃烧特征与功率恢复    卓斌

柴油引燃天然气的双燃料燃烧机理的研究    姚春德,刘增勇,高昌卿,孙家峰

天然气汽车发展现状与对策    王云鹏,鹿应荣,任有,贺敬凯

天然气汽车与汽油车的排气污染分析    鹿应荣,王云鹏,贺敬凯,徐新福

中国天然气汽车发展方向探讨    周曦,杨玉国

正庚烷均质压燃燃烧反应动力学数值模拟研究    郑朝蕾

天然气发动机多点顺序喷射技术的开发研究    刘兴华,陈永义,李铁栓

压燃式天然气发动机的技术现状及展望    郑清平,张惠明,张德福

1190NT天然气发动机的结构特点和性能试验    赵纪君

2105型天然气发动机用汽化-混合器的模拟试验    胡九章

戴姆勒-克莱斯勒M906LAG天然气发动机介绍    阿炜

天然气发动机进排气门的研制    冯仁贵，李清观，姚正刚

对装有EGR的天然气发动机的试验研究    马艳明,许忠厚,马凡华,吕剑飞

TMS320LF2407在天然气发动机控制中的应用    方汉学 ,胡桂苓 ,赵芳

使用天然气 汽车少公害    刘春;

涡轮增压天然气发动机    欧阳雪

电控技术在天然气发动机上的应用    滕勤;左承基;

钻井平台用天然气发动机的设计开发    孙成香;李全武;郑圣彬;孙乐美;李治朋;

天然气发动机技术研究与应用    程鹏;

NQ140N单-CNG发动机的开发与试验    李克新;

不同类型的天然气发动机燃烧和排放特点    苌转;周斌;邵晓杰;于超;

天然气发动机复合空调系统    秦朝葵;刘雄;全惠君;谭建新;

NQ140N天然气发动机的开发    陈万应;张浩;邓杰;杨志勇;李克新;程辉;

应用模糊物元理论建立天然气发动机性能状态评价模型    柳楠;崔厚玺;丛蕾;

恢复天然气(CNG)发动机动力性能的分析研究    赵作志;

恢复天然气(CNG)发动机动力性能的分析研究    赵作志;

重汽集团研发天然气发动机    本报记者 郑义

天然气发动机首次进入863计划    记者 王建梁

天然气发动机成新竞争点    关尚宇

大功率天然气发动机成功点火    过国忠 许武英

钻井用天然气发动机获突破    任继凯　傅伟

济柴研制钻井用天然气发动机填补国内空白    记者 任继凯　通讯员 傅伟

现代重工研发成功天然气发动机    广言

锡柴天然气发动机再展“低碳”魅力    通讯员 陈燕　记者 严峻

我国功率最大天然气发动机在锡柴成功点火    记者 过国忠　通讯员 许武英

大功率天然气发动机达国际水平    柯吉

稀燃天然气发动机燃烧过程研究和燃烧系统开发    焦运景

高性能大功率天然气发动机燃烧系统开发研究    李树生

满足国Ⅳ排放标准压缩天然气发动机燃烧过程的研究    司鹏鹍

燃烧边界条件对车用重型天然气发动机燃烧及排放的影响    余小草

稀燃天然气发动机燃烧循环变动特性及动力学特征研究    姚宝峰

压燃式天然气发动机燃烧过程模拟计算和试验研究    郑清平

低散热压缩着火天然气发动机燃烧过程的试验研究    张德福

电控喷射稀燃天然气发动机的关键技术研究    窦慧莉

4SH-N天然气发动机工作过程优化及排放控制    杨立平

电控汽油/CNG两用燃料发动机故障模拟试验及诊断研究    袁华智

公交车用天然气发动机国产化的层次分析法研究与规模化应用    窦宝华

满足国Ⅴ排放的天然气发动机开发    张坤鹏

天然气发动机电控喷射系统的研究    范龙飞

大马力天然气发动机工作过程数值模拟及分析    李春节

天然气发动机稀薄燃烧试验研究与数值模拟    吴家平

天然气发动机进排气系统及配气相位优化研究    潘芝桂

天然气发动机空燃比控制系统研究与开发    赵海艳

大型天然气发动机工作循环数值模拟分析    熊长君

大缸径天然气发动机缸内燃烧过程数值模拟研究    邢小伟

天然气发动机气体喷射闭环控制技术研究    黄帅