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320船用柴油机快速混合燃烧系统设计与优化
| 论文题名： | 320船用柴油机快速混合燃烧系统设计与优化 |
| 关键词： | 船用柴油机;燃烧系统;NOX排放;CFD模拟;优化设计 |
| 摘要： | 随着世界范围内能源问题以及环境问题的逐渐加剧，船用柴油机排放法规的日益严格，人们对船用柴油机的经济和排放性能越来越重视。由国际海事组织（IMO）制定的船用柴油机排放标准中，已经实施的TierⅢ标准相对于TierⅠ标准NOX排放量降低了80%。所以如何保证提高经济性的同时降低氮氧化物（NOX）和颗粒物成了现今船用柴油机研究的重中之重。本文使用AVL FIRE套件对L6-320柴油机进行了三维CFD模拟优化计算。使用三维模拟软件对柴油机的燃烧和排放进行模拟，可以探究整个燃烧和排放的性能趋势，为之后的实验提供坚实的数据基础。本文使用自动优化的方法可以快速的给出燃烧室型线尺寸参数和喷油参数对燃烧和排放性能的影响，并且可以实现各个参数之间的相互匹配。 本文做的具体工作如下： （1）首先使用FIRE ESE Diesel软件对L6-320柴油机建立了三维计算模型，自动划分网格。并且调整了模拟过程中的计算参数，完成了和原机缸压曲线的匹配。给出了缸内燃空当量比、温度、NOX以及soot的分布情况。 （2）根据燃烧室型线的相关设计准则，在原机燃烧室型线的基础上新设计了4款燃烧室，并且对其进行了三维模拟计算。对4种新型燃烧室和原机的IMEP、NOX、soot的结果做了对比分析，并分析了燃烧和排放性能的影响因素。原机的 NOX排放结果最优，但是IMEP性能最差，Ⅳ型燃烧室的IMEP性能最优，相对原机提高了6.64%，但NOX排放结果最差，相对原机升高了119.33%。综合考虑选取了原机（NOX排放结果最好）和Ⅱ型燃烧室（IMEP相对升高2.65%，NOX和soot相对升高幅度较小）作为燃烧室型线优化计算的对象。并且验证了部分负荷下燃烧室优化的排放性能。 （3）对原机以及Ⅱ型燃烧室进行了型线尺寸参数的优化。分别选定了5个参数进行了250次优化计算，得到了稳定的优化结果，综合分析后选定原机RUNID=206和Ⅱ型燃烧室RUNID=215作为喷油参数的优化对象。选择了5个喷油参数对上述对象分别进行了250次优化计算。原机最终优化结果中NOX相对于原机降低了17.8%，soot降低了27.40%，IMEP升高了0.15%。Ⅱ型燃烧室最终优化结果相对于原机NOX降低了9.09%，soot降低了34.60%，IMEP升高了1.87%。 |
| 作者： | 史柯杰 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 隆武强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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