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基于双区域模型的船用双燃料发动机燃烧与排放特性研究
| 论文题名： | 基于双区域模型的船用双燃料发动机燃烧与排放特性研究 |
| 关键词： | 船用双燃料发动机;氮氧化物;双区域模型;排放特性;燃烧特性;仿真模型 |
| 摘要： | 随着石油价格的上涨与环境污染的加剧，国际海事组织对船舶的排放提出越来越严格的要求。发展船用柴油/天然气双燃料发动机是解决这些问题的有效手段，并已成为船舶发动机行业发展的一个重要方向。相比于单一燃料气体机，双燃料发动机较好的解决了单一燃料气体机带来的功率下降问题，同时进一步减少污染物的排放。尽管船用双燃料发动机的结构和工作原理与传统的柴油机相近，但由于天然气特殊的理化特性，与柴油耦合燃烧的特征不同于柴油机和汽油机。因此，进行船用双燃料发动机燃烧与排放特性的研究具有重要意义。 本文根据双区域与单区域仿真模型的差别，在MATLAB/SIMULINK环境下建立了18V32/40船用柴油机的单区域、双区域缸内过程子模型与 NO排放预测子模型，并与测试实验的数据进行对比，证明了双区域模型能够对船用柴油机的缸内气体压力、循环输出功和NO生成等性能参数做出快速且精确的预测。在双区域仿真模型中，引入三个边界参数，将缸内划分为已燃区与未燃区两个单区域，分析了双区域边界参数精确值的确定方法，并研究了边界参数变化对双区域仿真结果的影响。 基于三条Vibe放热率曲线模拟双燃料发动机的燃烧放热，建立了6170船用双燃料发动机的双区域仿真模型，对双燃料发动机的双区域边界参数进行分析，最后应用该模型对6170双燃料发动机在额定工况下的运行进行仿真分析。表明双区域模型能够快速且准确的预测船用双燃料发动机的燃烧与排放特性。 本论文探讨了船用传统柴油机与船用双燃料发动机工作过程的差异，建立了两种型式船用发动机的单区域与双区域的仿真模型，并对双区域模型的仿真结果及影响因素进行了分析。论文主要研究了双区域仿真模型在柴油机上应用，验证了双燃料发动机双区域仿真模型的可行性和适用性，为船用双燃料发动机的仿真建模提供了新的思路和基础。 |
| 作者： | 王奎 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 李晓波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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