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小缸径低速船用柴油机工作过程计算
| 论文题名： | 小缸径低速船用柴油机工作过程计算 |
| 关键词： | 船舶柴油机;氮氧化物;排放控制;数值模拟 |
| 摘要： | 随着全球能源危机的逐渐凸显以及世界环境的不断恶化，人们对可持续化发展这一问题的关注度不断提升。船舶柴油机作为全球船舶运行的主要推进动力得到广泛应用，提高柴油机的可靠性、提升柴油机的热效率和减少柴油机的排放污染是现阶段柴油机研究的热点问题。 国际海事组织（IMO）在Marpol公约附则VI中对船舶NOx的排放进行了严格要求，目前船舶柴油机的排放水平处于第二阶段，而从2016年1月1日开始，排放控制区域（ECA）内已经开始实施三阶段的排放要求，这对当前排放控制技术而言是重大考验。船舶主机在装船使用前，需要对它的排放性能进行测试认证，试验有着耗时较长和花费巨大等缺点，通过数值模拟技术对其进行前期模拟，有着节约时间和成本等诸多优势。排气门关闭时刻和喷油策略可以对船舶柴油机NOx排放起到调节作用，本文以某小缸径船用柴油机为研究对象，对其燃烧和排放过程进行数值模拟。 基于AVL-Fire仿真模拟平台，根据原机型的实际结构参数等建立起由排气门、扫气口以及气缸构成的完整三维计算模型，三维计算的初始条件和边界条件由基于Boost的一维仿真模型得到。随后完成三维计算模型的动态网格划分和求解器模块参数的设置，并对其进行仿真模拟结果的验证和校准。验证校准的四个工况点为柴油机在按主机运行工况时的测试工况点。 在校准完成的模型上，对排气门延迟关闭时刻和多次喷射策略进行方案设计，研究在参数调整时，柴油机工作过程的变化情况，仿真结果如下： （1）排气门延迟5°CA关闭时，75％负荷和50%负荷工况下NOx在燃烧时的生成得到抑制，且油耗仅仅有很微小的增加。 （2）100%负荷工况下的柴油机在进行预喷时NOx的生成量增加而油耗有所降低，后喷对于NOx的生成影响较小而使得油耗增加。 （3）75%负荷工况下的柴油机在进行预喷时NOx的生成量增加且油耗也有增加，后喷对于NOx的生成影响较小而使得油耗增加。而进行预喷-主喷-后喷的三段喷射时，大的预喷油量和后喷油量使得NOx生成量增加，油耗增加，小的预喷油量和后喷油量使得NOx生成量降低，油耗增加。 （4）25%负荷工况下的柴油机在进行预喷和后喷时，柴油机NOx的生成量降低，油耗略有增加。 |
| 作者： | 陈恩博 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 王忠俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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