CA4102天然气发动机燃烧过程的仿真研究

【摘要】： 随着石油供应的日益紧张,汽车代用燃料近些年来快速发展,其中压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG)以其丰富的资源和良好的排放特性在世界范围内得到了广泛的应用。然而,天然气的化学性质相对稳定,在燃烧过程中火焰传播速度较慢,导致发动机存在平均有效压力和热效率低、缸内局部热负荷高、甲烷HC排放高等问题,限制了CNG发动机优势的发挥。因而研究CNG发动机的缸内燃烧过程对提高发动机的性能具有非常重要的意义。 本文利用AVL FIRE软件对CA4102天然气发动机的压缩、着火、燃烧及膨胀过程进行了建模和仿真计算,在模型得到试验验证的基础上,研究了燃烧室形状和点火能量对发动机性能及排放的影响。计算结果表明: 1、燃烧室形状对缸内流动和燃烧过程有较大的影响:1)降低点火初期火花塞附近混合气的流动强度有利于点火后快速地形成稳定的火焰中心,缩短火焰发展期;2)加强靠近火花塞一侧的挤流运动强度,可以促进火焰向火花塞对侧燃烧室的传播,同时燃烧室两侧产生的挤流运动相互作用,提高了上止点附近燃烧室内的湍流强度,提高了燃烧速度;3)在本文针对CA4102天然气发动机设计的四个燃烧室中,从提高燃烧速度方面考虑,4#燃烧室最好。 2、点火能量对燃烧过程的影响:增大点火能量,能够确保快速地形成稳定的火焰中心,缩短火焰发展期,提高缸内最高爆发压力和放热率,减少高温散热等损失。但当点火能量增大到一定值时,对燃烧过程的影响不再明显。根据计算结果,同时兼顾点火系统的寿命和可靠性,宜将CA4102天然气发动机的点火能量选择在120mJ左右。 【关键词】：CNG发动机 燃烧模拟 燃烧室形状 点火能量
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK431
【目录】：

• 提要4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 研究背景7-9
• 1.2 天然气发动机的发展9-11
• 1.2.1 天然气发动机的发展历程9-10
• 1.2.2 天然气发动机技术现状及发展趋势10-11
• 1.3 CFD在内燃机研究上的应用11-13
• 1.3.1 天然气发动机仿真研究现状12-13
• 1.3.2 内燃机工作过程数值模拟软件13
• 1.4 本文的主要内容13-15
• 第二章 天然气发动机的试验研究15-20
• 2.1 试验装置和试验方法15-17
• 2.2 试验结果17-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第三章 仿真模型的建立及模拟分析20-38
• 3.1 几何模型的建立20-21
• 3.2 计算网格的建立21-22
• 3.3 仿真模型的选择及参数设置22-28
• 3.3.1 湍流模型22-24
• 3.3.2 着火和燃烧模型24-25
• 3.3.3 排放模型25-26
• 3.3.4 数值求解26-27
• 3.3.5 计算初始条件和边界条件27-28
• 3.4 模型验证28
• 3.5 缸内流动和燃烧过程的模拟计算28-37
• 3.5.1 模拟计算结果分析28-30
• 3.5.2 气缸内相关物理场分析30-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 燃烧室形状和点火能量对燃烧过程的影响38-57
• 4.1 燃烧室形状对缸内流动和燃烧过程的影响38-50
• 4.1.1 模拟计算结果分析38-42
• 4.1.2 气缸内相关物理场分析42-50
• 4.2 点火能量对燃烧过程的影响50-56
• 4.2.1 模拟计算结果分析51-53
• 4.2.2 气缸内相关物理场分析53-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 全文总结及工作展望57-59
• 5.1 全文总结57-58
• 5.2 工作展望58-59
• 参考文献59-63
• 图表索引63-65
• 摘要65-67
• ABSTRACT67-70
• 致谢70

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

炉内燃烧场数值模拟研究    艾志久;蒋静;吴昌;常宏岗;陈昌介;

新型燃烧模型在柴油机燃烧模拟中的应用(下)    夏兴兰;杨海涛;郭立新;缪雪龙;王先勇;

    

    

    

    

    

    

    

    

WT615 CNG发动机的研制开发与配套    李天津;葛红;季春林;陈明;叶忠伟;

燃气客车机舱温度对发动机及整车性能影响试验研究    蒋平;张海辉;

基于风险理论的长大隧道火灾安全疏散数值模拟    郝树青;黄宏伟;

单燃料CNG轻型货车应用性研究    黄艳;

上柴琅驰CNG发动机获BAAV年度最佳发动机大奖　    刘锐

东风CNG发动机受宠    邱东山

东风天然气发动机热销大西南    邱东山

东风载重车公司天然气发动机热销大西南    本报记者 巫皆春 张侠 通讯员 闫红志

布局多种产业，提升核心竞争力 上柴着眼打造百年强企    本报记者 唐若磊

清华大学成立燃烧能源中心    记者 王丽丽

发动机企业有加快发展的冲动    本报记者 贾翔

潍柴靠技术拓展市场    陈冠峰

三项创新抢滩商务车市场    本报记者 巫皆春 通讯员 邱翔凌 邱东山

发展燃气汽车 配套措施要跟上    本报记者 高朔

CNG单燃料多点喷射发动机电控系统开发及性能研究    彭雪飞

LPG发动机三维燃烧模拟计算与试验研究    周重光

基于虚拟设计的车用四气门汽油机工作过程研究    祖炳锋

内燃机燃烧模拟理论与应用研究    孙俊

长隧道火灾湍流燃烧模拟及结构防火安全研究    吴珂

内燃机燃烧过程中热声耦合机理的研究    韦静思

CA4102天然气发动机燃烧过程的仿真研究    李昕

CNG发动机工作过程数值模拟    温苗苗

定容燃烧弹的研制    林辉

轻型车柴油机燃烧过程的仿真研究    何玲

轿车柴油机燃烧过程的仿真研究    吴丽芬

N4SH-E3天然气发动机三效催化器的匹配与标定    李显

柴油机掺烧二甲醚的性能及排放研究    徐召利

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

生物质颗粒燃料燃烧数值模拟    王丹

内燃机工作过程的三维数值模拟    刘安