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船用低压双燃料发动机性能仿真研究
| 论文题名： | 船用低压双燃料发动机性能仿真研究 |
| 关键词： | 船用双燃料发动机;工作过程;低压喷射;预燃室结构;燃烧性能;污染排放 |
| 摘要： | 随着经济全球化的发展，船舶航行排放的尾气对全球空气质量产生了重大影响。为有效控制有害气体排放，国际海事组织(IMO)出台了《MARPOL73/78公约》附则Ⅵ《防止船舶造成空气污染规则》，其中明确对船舶尾气中污染物排放限值做了规定。面对日渐严格的排放法规，双燃料发动机技术以其良好的排放性已成为船舶发动机重要的发展方向。本文以某型船用二冲程低速双燃料发动机为研究对象，通过数值模拟的方法，详细分析了低压双燃料发动机的工作过程，并在此基础上研究了天然气喷射条件和预燃室结构对发动机性能和排放的影响。对低压双燃料发动机的优化奠定了基础。 首先，利用CFD仿真软件建立低压双燃料发动机三维仿真模型，并进行网格、边界划分及计算参数配置。结合各工况（25％工况、50％工况、75％工况、100％工况）下试验数据对计算模型进行标定校验。模型中所涉及到的相关边界条件和初始条件由所建立的低压双燃料发动机一维计算模型提供。利用校验后的三维计算模型对各工况下发动机扫气、天然气喷射、引燃油燃烧等过程进行分析。研究了各工况下不同工作过程对发动机缸内物理场的影响，并根据结果得到了缸内压力、温度以及污染物生成量的变化规律。 其次，通过改变天然气喷阀结构和天然气进气条件，研究了天然气喷射角度、天然气喷阀位置、天然气喷阀直径、天然气进气时刻以及天然气喷射持续期对发动机性能和排放的影响。分别从对流场、燃烧以及排放的影响三方面进行分析，详细探究了各参数条件对速度场、混合气均匀性、缸内压力、平均温度、放热率以及污染物排放量变化的影响规律。 最后，探究了预燃室结构改变（有无预燃室结构、预燃室通道直径、预燃室通道角度），以及引燃油喷油条件改变（引燃油喷孔数、引燃油喷射时刻、喷油持续期）对发动机性能和排放的影响。从对火焰传播、燃烧以及排放的影响考虑，分析了燃烧过程中温度场分布、速度场分布、缸内及预燃室内压力温度、放热率以及污染物生成量的变化规律。 本文所得到的研究成果可以为船用低压双燃料发动机的设计、优化提供参考，并为进一步提高发动机性能并降低排放打下基础。 |
| 作者： | 白皆松 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 周松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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