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燃烧系统参数对双燃料发动机燃烧特性的影响研究
| 论文题名： | 燃烧系统参数对双燃料发动机燃烧特性的影响研究 |
| 关键词： | 船舶工程;双燃料发动机;燃烧系统;参数匹配;燃烧特性 |
| 摘要： | 严峻的能源紧缺与环境污染问题，推动着船舶发动机高效清洁燃烧技术的发展。双燃料发动机具有热效率高、排放低且能够实现运行模式灵活切换与备份等优点，因此受到了广泛关注。但是双燃料发动机的燃烧组织更为复杂，受燃烧室结构、燃气、空气和燃油等多种参数的耦合影响，因此开展燃烧系统参数的匹配对双燃料发动机燃烧特性的影响研究，对于进一步优化双燃料发动机性能具有重要意义。 本文研究对象为一台船用双燃料发动机，利用CFD仿真方法研究了燃烧室结构参数(碗口半径、深度和凸台倾斜角度)以及燃料喷射正时(燃气与燃油喷射正时)对双燃料发动机燃烧特性的影响规律，旨在为双燃料发动机燃烧优化提供理论指导。 基于燃烧室结构参数的敏感性分析，在保持原机压缩比不变条件下设计了三种不同的燃烧室结构，应用CFD软件研究了不同燃烧室结构对双燃料发动机燃烧特性的影响规律。研究结果表明:缩小碗口半径和凸台倾斜角度能够提高燃烧室内的气流速度，有利于促进天然气与空气的混合，通过调整径深比与凸台倾斜角度，能够合理地利用涡流运动，在缸内形成适宜的天然气浓度分布状态，有利于提高双燃料发动机的燃烧特性;凸台的存在使得湍动能明显衰减，但适当的缩小凸台倾斜角度能够增强湍动能强度，有利于提高火焰传播速度，加速混合气燃烧。 为了综合考量燃烧室结构与燃料喷射耦合影响，在燃烧室结构影响研究的基础上，分别对比了采用不同燃烧室结构时，燃气喷射正时与燃油喷射正时对缸内燃烧的影响规律，研究结果表明:适当的调整燃气喷射正时，可以提高燃烧室内气流速度和湍动能强度，在气流运动作用下，缸内混合气能够形成适宜的分布状态，改善燃烧过程。而随着燃油喷射正时的提前，缸内压力峰值与放热率峰值均有明显的提高，燃烧持续期缩短，CA50接近上止点。对研究结果综合分析得出，对于1#缩口ω燃烧室，在燃气喷射正时为370℃A，燃油喷射正时为703℃A时，相比于采用原机方案，燃烧速度加快，缸压峰值提高了13.5％，放热率峰值提高了14％，CA50提前4℃A。同时相比其他方案，燃烧温度较低，氮氧化物排放较低，发动机燃烧特性得到改善。 |
| 作者： | 罗岩 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 费红姿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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