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某型天然气发动机工作过程仿真及性能优化
| 论文题名： | 某型天然气发动机工作过程仿真及性能优化 |
| 关键词： | 船舶工程;天然气发动机;结构参数;工作过程;仿真分析 |
| 摘要： | 随着船舶工业的飞速发展和排放法规的愈加严格，各国都在积极寻找发动机替代燃料。天然气热值高，储量较丰富，而且使用天然气的发动机排放污染小，所以成为发动机的理想替代燃料。选择合理的控制参数及结构参数，对天然气发动机动力性及经济性的提升具有重要作用。本文通过理论分析，试验研究和仿真模拟相结合的手段，对某型号天然气发动机进行研究。 在企业的试验平台上进行了天然气发动机的性能试验，测试了全负荷工况时，天然气发动机的性能参数，即扭矩、功率、燃气消耗率、缸内压力等，随发动机转速的变化规律，并将天然气发动机的性能参数与柴油机进行对比。结果表明，天然气发动机的动力性指标较柴油机降低了，燃气消耗率及平均排气温度较柴油机有所升高。 基于天然气发动机各项结构参数及控制参数，本文运用 GT-Power性能仿真软件建立了8缸天然气发动机模型。在该模型的基础上，根据天然气燃料的理化性质，研究了压缩比、点火提前角、进气系统结构及配气正时对发动机性能的影响。 模拟计算了不同负荷时，压缩比对发动机动力性、经济性及缸内燃烧的影响，分析了压缩比对发动机功率、扭矩、燃气消耗率、缸内燃烧压力及最大压力升高率的影响。结果表明，在压缩比为12.5时，发动机扭矩及功率得到提升，燃气消耗率及排气温度有所下降。模拟计算了不同负荷时，点火提前角对发动机动力性、经济性及缸内燃烧状况的影响，结果表明，点火提前角在18~20°CA时，发动机功率有所提升，燃气消耗率和排气温度有所下降。 模拟计算了进气总管、进气支管结构参数对发动机性能的影响，分析了充气效率、缸内燃烧压力、扭矩及燃气消耗率随进气管结构参数的变化规律。计算结果表明，改进后的进气管结构参数，对提升发动机充气效率比较有利。 模拟计算了三种典型转速下，配气相位对发动机性能的影响，分析了进气迟闭角对充气效率的影响，排气提前角对泵气损失的影响。结果表明，适当减小进气迟闭角能够提升充气效率，适当减小排气提前角，能够降低泵气损失，为废气的扫除和新鲜混合气的进入创造条件，从而改善原机的动力性及经济性。 |
| 作者： | 徐亮 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 马哲树 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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