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双燃料涡流室式发动机的燃烧模拟计算

双燃料涡流室式发动机的燃烧模拟计算黄敬党,翁红林,曾德超【摘要】针对涡流室双燃料发动机的特点,按下述方法来模拟其燃烧过程:副室的燃烧主要由引燃油的燃烧速率控制,其放热率等于引燃油放热率与气体燃料放热率之和;主室的燃烧主要取决于紊流火焰的扩展以及从副室喷来的未燃燃料的燃烧速率。各区之间用质量和能量的平衡方程相互联系。根据所建立的模型编写了计算程序并对计算结果作了验证。文中用该程序对一台样机进行了性能预测,指出了进一步研究的方向。叙词燃烧过程,数值模拟,双燃料发动机Mathur ̄[1]和Karim ̄[2]曾分别提出了直喷式双燃料发动机燃烧模型,而分开式双燃料发动机的燃烧模拟,因其工作过程复杂,目前尚少有人研究。由于液体燃料的供给日趋紧张以及双燃料发动机的独特优点,越来越多的发动机将改装成双燃料发动机运行。而在国内小型高速柴油机中,分开式燃烧室柴油机占优势,为此,研究适用于这类发动机的模型与计算方法,是一项具有实际意义的工作。本文以零...  (本文共6页) 阅读全文>>

天津大学
天津大学

压燃式天然气发动机燃烧过程模拟计算和试验研究

本文提出了一种新的压燃式天然气发动机燃烧系统。为了使高辛烷值的天然气实现压缩着火,该系统采用了高压缩比、电热塞助燃和燃烧室壁面喷涂隔热层等技术措施,并采用了进气预热。为了克服高辛烷值天然气在压缩着火和燃烧过程中出现的失火和敲缸现象,该燃烧系统采用了分隔室式燃烧室结构和天然气复合供气系统,从而实现了主、副燃烧室内的混合气浓度分层和温度分层,有效地控制了着火时刻及燃烧速度,拓展了发动机的运行范围。为了进一步改善发动机的起动性,扩展稀燃界限,增大高负荷运行范围,采用了助燃添加剂和热EGR的技术措施,取得了明显的效果。本文介绍了这一压燃式天然气发动机燃烧系统的研制和开发工作,其中包括新型燃烧系统的构思、燃烧室形状和隔热结构设计、复合供气系统设计、EGR系统设计、助燃添加剂供给系统设计等。本文介绍了作者对这一燃烧系统进行的模拟计算和燃烧机理分析。为对这一燃烧系统进行模拟计算,研究其燃烧机理和影响因素,首先建立了由23种物质和42个基元反应...  (本文共162页) 本文目录 | 阅读全文>>

合肥工业大学
合肥工业大学

气体燃料对内燃机燃烧过程及排放影响的机理研究

随着汽车保有量的不断增加和排放法规的日益严格,进一步降低内燃机排放成为当前能源与环境领域的一个重要课题。气体燃料发动机以其优良的排放、良好的经济性以及能部分替代石油资源而受到了空前重视。本文从改善燃烧降低排放的目标出发,重点研究了煤层气和氢气对内燃机燃烧过程和排放性能的影响。根据煤层气的理化性质,将S195柴油机改装成火花点火式煤层气发动机,并详细试验研究了煤层气组分变化对发动机燃烧和性能的影响。结果表明,当压缩比和点火定时一定时,煤层气发动机的怠速稳定性随甲烷浓度的增加而增加,当点火定时一定时,增加压缩比对提高怠速稳定性有利;在小负荷工况下,煤层气浓度的变化对缸内压力的影响不大,但在高负荷时,最大爆发压力受煤层气浓度的影响较大。当负荷一定时,压力升高率随甲烷浓度的增加而增加,主燃期变短。煤层气中甲烷的浓度达到一定程度后,煤层气中惰性气体对燃烧过程的影响较小。NOX排放浓度随着甲烷浓度的增加而增加,HC和CO排放随负荷和甲烷浓度...  (本文共210页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

稀燃天然气发动机燃烧过程研究和燃烧系统开发

随着排放法规的不断提高,开发低排放中重型车用单一燃料天然气发动机应用于城市公交客车成为发动机工作者的重要研究课题。本文通过理论分析、数值计算与试验研究相结合的手段,对一台由6102型柴油机改装的火花点火天然气发动机的燃烧过程和燃烧系统进行了研究。本文首先应用试验与CFD研究相结合的方法,对原机的燃烧室形状进行优化设计,通过对缸内气体流动及火焰传播的分析,得出湍流强度对火核形成影响较小,在快速燃烧期,湍流强度对火焰传播速度有直接的影响,湍流强度强的区域,火焰传播速度快;适当增大挤气面积,可增大逆挤流强度,提高缸内湍流动能,促进火焰传播。本文还针对火花塞中置与偏置的方案进行了探讨,得出火花塞中置时,有利于火焰向四周传播,可以提高燃烧速度,但同时缸内压力升高率和NOx排放也会大幅增大。针对HC和NOx排放过高的问题,对所研究发动机配气机构进行了改进设计,并将优化方案与原机方案一起在发动机台架上进行对比试验,研究了配气相位对燃烧和排放的...  (本文共149页) 本文目录 | 阅读全文>>

《船舶工程》2019年S1期
船舶工程

天然气进气条件对双燃料发动机性能的影响

0引言自柴油机问世以来一直以热效率高、经济性好、不受爆燃限制等优点占据船舶动力领域,并逐渐取代蒸汽机作为船舶主要动力装置[1]。然而,近几十年来,随着石油危机、能源枯竭和环境污染等问题日益严重,船舶柴油机作为海上污染的主要来源,受到各国政府和地区的广泛关注。为保护海上环境,有效控制有害气体排放,国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)等组织与各国政府纷纷出台污染物限制法规并设置排放控制区[2]。其中,IMO出台的《国际防止船舶污染公约》附则VI《防止船舶造成空气污染规则》明确对船舶污染物的排放限值做了规定。面对纷纷设立的排放控制区(Emission Control Area, ECA)以及日渐严格的排放法规,目前公认能达到Tier III排放限值的技术有EGR技术、SCR技术和LNG双燃料发动机技术。相比于前2项成本高昂的技术,双燃料发动机有很好的发展前景。天然气的主要成分...  (本文共4页) 阅读全文>>

《内燃机与配件》2018年17期
内燃机与配件

国内外双燃料发动机发展现状

0引言随着全球环境的日益恶化和人们环保意识的逐渐增强,控制污染气体和温室气体排放的要求日益强烈。迫于环保压力,国际海事组织(IMO)不断推出新规则规范,IMOTierⅢ阶段排放已于2016年1月1日实施,且适用排放控制区不断扩大。我国内河航道通航里程达12.71万公里之多,沿海运输货运量20.13亿吨,随着船舶运输需求不断增加,单船平均污染物排放也呈逐年上升趋势。据悉,一艘万箱船舶的排放量相当于15万-20万辆重卡,考虑到船舶的巨大数量以及更长的航行时间,船舶污染排放急需引起高度重视。为此,我国交通运输部印发了《船舶与港口污染防治专项行动实施方案(2015-2020年)》[1],方案划定了珠三角、长三角及环渤海排放控制区,截止2018年1月1日,排放控制区已从天津、秦皇岛、上海、深圳、广州等11个港口扩大至所有港口,并于2019年1月1日扩大至所有水域。到2020年,排放控制区水域船舶的硫氧化物(SOX)、氮氧化物(NOX)和颗...  (本文共4页) 阅读全文>>

《船舶职业教育》2018年05期
船舶职业教育

柴油-天然气双燃料发动机排放算法的应用

0引言随着全球船舶保有量的激增,石油的供需矛盾与废气排放造成的环境污染问题引起了全世界的广泛关注。为了有效地控制发动机的NOx排量,目前常用的技术主要有:废气再循环(EGR)、选择性催化还原(SCR)和天然气液化(LNG)等。就目前的技术、资源以及经济条件来看,液化天然气(LNG)在环保、供应、安全以及经济性能等方面都比传统能源有突出的优势,但若单一地将天然气用作燃料,则会导致发动机的动力性不足[1]。柴油-天然气双燃料发动机大多由常规的柴油机改装而成,因其改动成本低、污染物排量小、使用灵活轻便等优势,在行业内具有良好的推广前景。当前,对于船用双燃料发动机的排放研究主要朝着纵深方向发展,主要围绕在如何改进燃烧状况以及如何控制排放质量等问题上,关于排放计算所做的研究还比较少。污染物的排放计算可以对整个发动机的排放水平作出功能性的评价,这对于整个系统的评估具有极其重要的作用[2]。本文致力于推导双燃料发动机的排放算法,以便能更加真实...  (本文共5页) 阅读全文>>