天然气发动机进气管内混合气形成过程的可视化研究

【摘要】：随着世界范围石油资源的逐渐贫乏和大气污染的日益加剧,天然气发动机所具有的高效、低污染燃烧的特点使得天然气发动机得到了广泛的发展和应用。在发展和应用天然气(CNG)发动机的过程中,最关键技术是天然气供给方式,它在很大程度上影响发动机的动力性、经济性、安全可靠性以及排放性能。 本文介绍了天然气发动机及其供气系统的发展概况。 本文采用纹影法开展了进气管内天然气-空气混合过程的可视化研究,拍摄了透明进气管内天然气-空气混合过程和天然气喷流的瞬时图像。为改善天然气与空气的混合效果,作者在进气管中设计了一根天然气引气管。 首次对比例调节混合器和文丘里管混合器的混合效果进行了比较。发现两种混合器在相同条件下混合均匀度不同。 引气管实验发现:喷孔喷气方向与进气管中心轴线平行时会导致混合不良。喷孔数量、喷孔直径和空气的流速是影响天然气混合过程的重要参数。可视化研究发现,作者改进的文丘里管混合器的混合效果优于普通文丘里管混合器,翼形管混合效果要好于圆柱引气管。 喷气管实验发现:喷流在管内会形成流动分层,并在管内持续很长一段距离。喷管直径、喷射速度、空气流量和节气门开度对控制天然气喷流的扩散有重要影响。 【关键词】：天然气发动机 进气管 比例调节混合器 文丘里管混合器 混合过程 纹影法
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TK43
【目录】：

• 摘要3-4
• 英文摘要4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-21
• 1.1 引言7
• 1.2 天然气在能源结构中的地位7-9
• 1.3 天然气发动机的发展概况9-14
• 1.3.1 天然气发动机的应用9-11
• 1.3.2 天然气发动机的开发研究现状11-14
• 1.4 天然气发动机供气系统的发展现状14-18
• 1.4.1 进气道混合器预混合供气方式14-16
• 1.4.2 缸外进气阀处喷射供气方式16-17
• 1.4.3 缸内气体燃料喷射供气方式17-18
• 1.5 天然气混合过程可视化研究概况18-19
• 1.6 本课题的意义及研究内容19-21
• 第二章 实验装置及方法21-37
• 2.1纹影系统及测量原理21-29
• 2.1.1 实验方法的选择21
• 2.1.2 纹影系统的工作原理21-27
• 2.1.3 光路设计27-29
• 2.2 实验系统组成及工作原理29-30
• 2.2.1 进气管可视化设计29-30
• 2.2.2 实验装置30
• 2.3 数字图像处理30-36
• 2.3.1 数字图像的基本概念30-33
• 2.3.1.1 图像分类30-31
• 2.3.1.2 图像格式31-32
• 2.3.1.3 图像的大小与分辨率32-33
• 2.3.2 KODAK高速数字摄像机生成的图像33-34
• 2.3.3 图像处理34-35
• 2.3.4 纹影图对比度计算35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 两种混合器的实验结果及分析37-49
• 3.1两种混合器的工作原理37-38
• 3.1.1 比例调节式混合器工作原理37
• 3.1.2 文丘里管混合器工作原理37-38
• 3.2 测试图像的分析方法38-39
• 3.3 拍摄结果及分析39-47
• 3.3.1 比例调节混合器实验结果40-42
• 3.3.2 文丘里管混合器实验结果42-44
• 3.3.3两种混合器比较44-46
• 3.3.4改进措施46-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 引气管实验结果及分析49-65
• 4.1圆柱引气管实验结果49-58
• 4.1.1 引气管直径为9mm的实验结果49-53
• 4.1.2 引气管直径为14mm的实验结果53-56
• 4.1.3 方案二实验结果56-58
• 4.2 翼形引气管实验结果58-64
• 4.3 本章小结64-65
• 第五章 进气管喷气实验结果及分析65-74
• 5.1 实验方案65
• 5.2实验结果与分析65-73
• 5.2.1 不同喷管直径对天然气喷流发展过程的影响65-70
• 5.2.2 不同参数对天然气喷流与空气流混合的影响70-73
• 5.3 本章小结73-74
• 第六章 全文总结74-76
• 参考文献76-79
• 致谢79

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