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船用缸内高压直喷天然气发动机燃料供给系统研究
| 论文题名： | 船用缸内高压直喷天然气发动机燃料供给系统研究 |
| 关键词： | 天然气发动机;船舶动力机械;燃料供给系统;共轨管;高压气管;双壁管 |
| 摘要： | 为了实现能源多元化并减少排放，液化天然气成为船用发动机理想的代用燃料之一，船用天然气发动机燃料供给系统的关键部件天然气共轨管、天然气高压气管的可靠性是缸内高压直喷天然气发动机在船舶上运行安全性的保障。本文以M26船用缸内高压直喷天然气发动机为研究对象，设计了天然气燃料供给系统并优化了天然气共轨管，对天然气共轨管及天然气高压气管进行了静强度分析，为液化天然气船舶的推广提供理论及工程应用基础。 论文首先设计了适合船用的缸内高压直喷天然气燃料供给系统，选型船用燃料储罐、高压燃气汽化供给装置、船舶管路、天然气共轨管、天然气高压气管等。然后建立了包含天然气共轨管和天然气高压气管的喷射过程计算模型，模拟了稳态及瞬态喷射过程。模拟结果表明:4种短天然气共轨管稳定工作时共轨管内的压力波动都低于原WP12发动机，容积越大共轨管内压力波动越小，四种容积都可以满足使用要求;由于总容积增加短共轨管轨内压力从120bar升高到298bar的响应时间较WP12长，短共轨管4种方案一缸喷射器前瞬态压力波动差别不大，高于WP12共轨管;第一缸15个循环喷射量循环变动系数的统计结果表明，短共轨管4种方案天然气喷射量的循环变动低于原WP12共轨管。 作者建立了天然气共轨管、天然气高压单壁管、天然气高压双壁管的有限元计算模型，分析部件的应变及应力。天然气共轨管模拟结果表明:天然气共轨管应力最大值出现在天然气进口岐管和出口岐管小孔的周围;增加共轨管的厚度和在岐管小孔处倒圆角都可以减小应力的幅值，其中厚度增加1.5mm后效果更显著;根据计算结果和气体燃料船舶规范要求选择了F38MnVs作为天然气共轨管的材料。 单壁管及双壁管计算结果表明:内层管和外层管应力较大的位置都是出现在弯折处;内层管内径小、壁厚大，计算应力值较小，材料0Cr18Ni9可以满足强度要求;外层管的内径大，高压天然气作用在壁面上总的合力大，且壁厚薄，选用高强度的F38MnVs材料。 |
| 作者： | 刘琨然 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 李国祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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