柴油-CNG發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣熱量排放規(guī)律研究及其流場(chǎng)數(shù)值仿真.pdf

1、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研究已成為目前發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。其中用柴油作引燃燃料的柴油/CNG雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)以其改裝方便、經(jīng)濟(jì)性好、燃料選用靈活、熱效率高以及排放性能好等優(yōu)點(diǎn)日益受到重視。將柴油機(jī)改裝為柴油/CNG雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，這對(duì)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低柴油機(jī)排放污染，可持續(xù)性發(fā)展都具有深遠(yuǎn)的意義。 本文首先分析了柴油機(jī)摻燒CNG后的燃燒特性，進(jìn)而建立了雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程的二維模型，由于雙

2、燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程具有預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒的雙重特點(diǎn)，使其排放性能較好，但由于天然氣與空氣形成混合氣的熱值比柴油與空氣形成的混合氣熱值低，造成雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣溫度下降，且下降程度與摻燒比成正比。 實(shí)驗(yàn)研究以2135柴油機(jī)改裝而成的柴油/CNG雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架為對(duì)象，對(duì)其尾氣熱量排放規(guī)律進(jìn)行了試驗(yàn)研究。通過(guò)進(jìn)行柴油機(jī)尾氣熱量排放規(guī)律的試驗(yàn)，得出了各工況下尾氣熱量與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、摻燒比之間的數(shù)學(xué)模型，為尾氣熱量的利用提供了理論依

3、據(jù)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，得出了如下結(jié)論：尾氣熱量隨負(fù)荷、轉(zhuǎn)速的增大而增大，隨摻燒比的增大而減小。 本文介紹了內(nèi)燃機(jī)工程中傳熱的熱負(fù)荷研究的發(fā)展和現(xiàn)狀，進(jìn)而對(duì)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)過(guò)程的數(shù)值模擬，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(Computational Fluid Dynamics)進(jìn)行了定義和說(shuō)明，接著闡述了求解內(nèi)燃機(jī)燃?xì)饬鲌?chǎng)溫度分布的基本原理和方法，介紹了熱傳導(dǎo)的偏微分方程、熱邊界層的基本方程和確定流場(chǎng)邊界條件的方法以及有限元法的基本理論。