混燃天然氣柴油機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真研究.pdf

1、為緩解由船舶柴油機(jī)所造成的大氣污染，研究開發(fā)新能源，替代部分化石燃料，成為當(dāng)前船用發(fā)動(dòng)機(jī)的主要研究方向。天然氣燃燒產(chǎn)物清潔，是當(dāng)前柴油的主要替代燃料。本文以4190型船用中速柴油機(jī)改造的柴油-天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，利用AVL-FIRE軟件建立雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程仿真模型，研究天然氣替代率、燃油噴射參數(shù)和燃燒室形狀對(duì)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒排放性能的影響。
　　首先，利用 AutoCAD軟件建立燃燒室二維幾何模型，導(dǎo)入 AVL-FI

2、RE軟件中，劃分計(jì)算網(wǎng)格，設(shè)置初始條件和邊界條件，并用 FIRE中氣相反應(yīng)模塊將燃燒室三維模型與柴油-天然氣化學(xué)反應(yīng)機(jī)理耦合，建立雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程仿真模型。
　　其次，在已建立的仿真模型基礎(chǔ)上，采用單參數(shù)輪換的方法分別研究天然氣替代率、燃油噴射時(shí)刻和油束夾角對(duì)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的影響。天然氣替代率選取90％、80%、70%、60%和50%，燃油噴射時(shí)刻選取700°CA、705°CA和710°CA，油束夾角選取140°、150

3、°和160°。進(jìn)行缸內(nèi)燃燒排放性能的仿真計(jì)算，并根據(jù)二維仿真計(jì)算結(jié)果和三維計(jì)算結(jié)果，分析天然氣替代率、燃油噴射時(shí)刻和油束夾角對(duì)缸內(nèi)壓力、溫度、放熱率和天然氣、NO、CO質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化及缸內(nèi)各物理場(chǎng)的影響規(guī)律。
　　最后，在保證壓縮比不變的條件下，設(shè)計(jì)縮口ω形和雙卷流形兩種燃燒室，通過模擬計(jì)算研究90%和70%兩種天然氣替代率下不同燃燒室形狀對(duì)缸內(nèi)速度、湍動(dòng)能影響，根據(jù)二維和三維結(jié)果分析燃燒室形狀對(duì)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放性能的影響，為