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船用发动机柴油/天然气双燃料改装数值研究
| 论文题名： | 船用发动机柴油/天然气双燃料改装数值研究 |
| 关键词： | 船用柴油机;双燃料;天然气;数值模拟;排放性能 |
| 摘要： | 为了满足越来越严格的排放要求，船用柴油机改造为由柴油引燃的天然气双燃料发动机成为趋势。 本文是基于4190ZLC柴油机开展的柴油-天然气双燃料改造前期研究，研究采用数值模拟的方法。通过对进气系统的稳态流动仿真，研究了天然气喷嘴的喷孔数、喷射方向及插入深度对天然气与空气混合的均匀性的影响。通过对发动机缸内高压过程的瞬态仿真，研究了天然气替代率、引燃柴油喷油提前角及喷油脉宽对发动机燃烧和排放性能的影响。 进气系统的稳态计算结果显示：1）天然气喷嘴的喷孔数越多，进气过程中天然气-空气混合气的均匀性越好；2）天然气迎流喷射可以实现更均匀的混合效果，但会出现天然气在进气总管内聚集，不利于实际应用中天然气量的精确控制；顺向喷射虽在初期均匀性较差，但在缸内的混合气浓度较高，均匀较好，且不会在进气总管聚集；3）增加喷嘴插入深度，会降低天然气的在气道顶部聚集程度，有利于天然气进入气缸。 缸内高压循环过程仿真研究表明：1）随着天然气替代率的提高，缸内爆压、温度会增加，但替代率为90％时，最高爆发爆压和缸内温度下降，相应的CO和NO也排放大幅下降；2）引燃柴油的喷油提前角的增大，会导致缸内爆压和温度的上升；当喷油提前角较小时，缸内温度水平低，NO生成量降低，但CO生成量上升，燃烧不充分现象加剧；3）在引燃油量喷油提前角一定的情况下，喷油脉宽增加，滞燃期会增加，缸内温度和压力升高速率减小，爆发压力降低，NO的生成量降低，但CO生成量增加，燃烧不充分现象加重。 本研究为4190ZLC柴油机的柴油-天然气双燃料发动机的改造提供理论指导。 |
| 作者： | 宫瑞 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 朱钰;曾青山 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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