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船用双燃料发动机仿真及爆震模拟研究
| 论文题名： | 船用双燃料发动机仿真及爆震模拟研究 |
| 关键词： | 船用双燃料发动机;建模仿真;双区模型;爆震模拟 |
| 摘要： | 在船舶动力领域，天然气因其储量丰富、能量密度高、绿色环保等优点，成为了发动机替代燃料的理想选择，并且随着国际上排放法规的愈发严格，双燃料船用主机逐渐被广泛应用。但是由于燃气发动机的稳定运行窗口较窄，在发动机燃烧过程中容易发生爆震现象，爆震现象的发生限制了双燃料发动机的负荷及扭矩输出，严重时甚至会造成发动机损坏。建立足够精确的爆震模拟模型可以有效地预测发动机性能，减少对发动机造成的损害，节省研究时间和开发成本。因此，开展船用双燃料发动机爆震模拟研究具有重要意义。 为了快速对发动机燃烧过程与爆震现象的仿真模拟做出响应，分析爆震现象产生的原因及运行参数变化对爆震现象的影响规律，本文在Matlab/Simulink仿真环境下，首先建立了以MAN8L51/60DF双燃料发动机为原型机的零维仿真模型，并在零维发动机模型的基础上引入了三个边界参数对仿真模型边界条件进行设定，建立了包含已燃区子模型、未燃区子模型的双区燃烧模型，并且通过台架试验数据对模型进行有效性验证，仿真结果较好。在进行爆震模拟时，选择了Douaudamp;Eyzat爆震模型与KI模型进行结合作为模拟发动机参数变化时发动机发生爆震的时刻、趋势以及发动机爆震强度的指示指标。并且选取进气温度、压缩比、喷射正时及天然气进气量四个参数为变量，对发动机进行仿真模拟，通过分析仿真结果，研究各参数变量变化对发动机爆震现象的产生及爆震强度的影响规律。 结果表明，进气温度升高、压缩比变大、喷射正时提前以及天然气进气量增加对爆震概率、爆震时刻和爆震强度均有促进作用。利用建立的爆震积分模型和爆震强度模型结合进行爆震现象模拟，不仅可以研究在改变操作和相关参数的情况下是否会发生爆震现象，而且可以评估它们对爆震强度的影响，以减少发动机爆震倾向。并且建立的双区模型在预测发动机性能和爆震模拟方面具有较高的精度，可以迅速对发动机燃烧过程与爆震现象的仿真模拟做出响应。 |
| 作者： | 邹芳坤 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 曾鸿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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