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焦炉气发动机工作过程数值模拟及性能优化研究
| 论文题名： | 焦炉气发动机工作过程数值模拟及性能优化研究 |
| 关键词： | 车用内燃机;焦炉气发动机;压缩比;点火能量;性能优化;数值模拟计算 |
| 摘要： | 焦炉气是炼焦工业的副产品，我国是世界第一大产煤国，每年产生大量的焦炉气，但其利用率极低，“直排大气”或“点天灯”燃烧的方式更是造成极大的资源浪费和大气污染。焦炉气的主要组分为氢气和甲烷，理论上可作为内燃机的清洁代用燃料，但较多的杂质和成分的不稳定阻碍了其在内燃机，特别是在车用内燃机上的应用。本文的研究是贵州省重大科技专项计划项目“焦炉气汽车关键技术研究与示范应用”的一部分，通过对焦炉气在车用内燃机上的燃烧过程进行仿真模拟，为焦炉气在内燃机上的应用提供理论支撑。 焦炉气含有多种燃烧特性不同的组分，传统内燃机三维仿真软件提供的燃烧模型不适用于其缸内燃烧过程。本文在深入分析焦炉气各组分燃烧过程详细化学反应动力学机理的基础上，采用敏感性分析的方法，获得了焦炉气在内燃机中燃烧简化机理的骨架组分和反应;经过对比简化机理和详细机理的层流火焰传播速度及滞燃期优化了简化机理的各项参数;通过与详细机理的仿真结果对比，验证了本文简化机理的模拟精度;采用GT-Power和AVL FIRE软件分别构建了焦炉气发动机工作过程的一维及三维数学模型，并在三维模型中耦合了简化的化学反应机理，发动机台架试验的结果验证了本文所搭建数学模型的准确性。 最后，利用本文搭建的数学模型，对焦炉气在内燃机中的工作过程及燃烧特性进行了仿真模拟，并对压缩比和点火能量对发动机工作过程的影响进行了深入研究。结果表明，内燃机燃用焦炉气会造成动力性下降，但可以通过适当增大压缩比和点火能量的方法加以改善。 |
| 作者： | 刘晓晨 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 吴锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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