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柴油机米勒循环与两级涡轮增压的研究
| 论文题名： | 柴油机米勒循环与两级涡轮增压的研究 |
| 关键词： | 船舶柴油机;准维燃烧模型;米勒循环;两级涡轮;增压系统 |
| 摘要： | 目前,随着能源危机和生存环境等问题的日益严峻,人们对船舶柴油机的经济性能和排放性能要求越来越高。伴随柴油机相关排放法规的日益严格,尤其是国际海事组织(IMO)针对NOx的排放标准越来越严格,如何降低柴油机NOx的排放已成为行业内重要研究课题之一。采用米勒循环和两级涡轮增压相结合的方法是降低NOx的有效方法。本文以TBD234V12柴油机为研究对象,以GT-Power仿真软件为平台,建立柴油机的仿真计算模型。为了预测NOx的排放,在缸内工作过程计算时,选取以油滴蒸发燃烧模型和生成NOx扩展的Zeldovich(泽尔多维奇)机理为基础的准维燃烧模型。 首先,通过原机仿真计算结果与试验测量结果进行比较分析,验证了该仿真计算模型的正确性。并在验证后的原机模型上进行了米勒循环研究,分析其对柴油机的性能和NOx排放的影响,通过对不同负荷下米勒循环的仿真计算结果可知,在高负荷时能使NOx的排放降低达30％,并确定了柴油机在不同负荷下的最佳米勒配气定时角。在此基础上,按照3eN?Cn推进特性对柴油机进行了两级增压匹配计算,通过对不同方案的计算结果对比分析,最终确定了高压级增压器型号为GT3788R,低压级型号为GT4294。采用两级增压后,在低负荷时,油耗降低了10%,高负荷时NOx的降幅达30%。 其次,为了更好地实现两级增压系统在柴油机上的布置,利用Pro/Engineer三维建模软件,建立了TBD234V12柴油机的三维模型。在此基础上,对该机两级增压系统进行设计,并在柴油机上进行了结构布置。根据柴油机进排气结构与所选取的增压器尺寸,设计了两级增压系统的进排气连通管,并利用Pro/Engineer软件建立其实体模型,并在柴油机推进特性的不同负荷下,使用Fluent软件对进排气管道进行流场计算分析。 最后,根据TBD234V12柴油机的配气机构,设计了一种通用性较强的米勒循环定时机构,能实现进气阀配气定时的连续可变,并利用Pro/Engineer软件建立了本米勒循环机构的三维模型。 |
| 作者： | 吴鹏 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 王银燕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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