小缸徑低速船用柴油機(jī)工作過(guò)程計(jì)算.pdf

1、隨著全球能源危機(jī)的逐漸凸顯以及世界環(huán)境的不斷惡化，人們對(duì)可持續(xù)化發(fā)展這一問(wèn)題的關(guān)注度不斷提升。船舶柴油機(jī)作為全球船舶運(yùn)行的主要推進(jìn)動(dòng)力得到廣泛應(yīng)用，提高柴油機(jī)的可靠性、提升柴油機(jī)的熱效率和減少柴油機(jī)的排放污染是現(xiàn)階段柴油機(jī)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　國(guó)際海事組織（IMO）在Marpol公約附則VI中對(duì)船舶NOx的排放進(jìn)行了嚴(yán)格要求，目前船舶柴油機(jī)的排放水平處于第二階段，而從2016年1月1日開(kāi)始，排放控制區(qū)域（ECA）內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施三階

2、段的排放要求，這對(duì)當(dāng)前排放控制技術(shù)而言是重大考驗(yàn)。船舶主機(jī)在裝船使用前，需要對(duì)它的排放性能進(jìn)行測(cè)試認(rèn)證，試驗(yàn)有著耗時(shí)較長(zhǎng)和花費(fèi)巨大等缺點(diǎn)，通過(guò)數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)其進(jìn)行前期模擬，有著節(jié)約時(shí)間和成本等諸多優(yōu)勢(shì)。排氣門(mén)關(guān)閉時(shí)刻和噴油策略可以對(duì)船舶柴油機(jī)NOx排放起到調(diào)節(jié)作用，本文以某小缸徑船用柴油機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)其燃燒和排放過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。
　　基于AVL-Fire仿真模擬平臺(tái)，根據(jù)原機(jī)型的實(shí)際結(jié)構(gòu)參數(shù)等建立起由排氣門(mén)、掃氣口以及氣缸構(gòu)成

3、的完整三維計(jì)算模型，三維計(jì)算的初始條件和邊界條件由基于Boost的一維仿真模型得到。隨后完成三維計(jì)算模型的動(dòng)態(tài)網(wǎng)格劃分和求解器模塊參數(shù)的設(shè)置，并對(duì)其進(jìn)行仿真模擬結(jié)果的驗(yàn)證和校準(zhǔn)。驗(yàn)證校準(zhǔn)的四個(gè)工況點(diǎn)為柴油機(jī)在按主機(jī)運(yùn)行工況時(shí)的測(cè)試工況點(diǎn)。
　　在校準(zhǔn)完成的模型上，對(duì)排氣門(mén)延遲關(guān)閉時(shí)刻和多次噴射策略進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，研究在參數(shù)調(diào)整時(shí)，柴油機(jī)工作過(guò)程的變化情況，仿真結(jié)果如下：
　?。?）排氣門(mén)延遲5°CA關(guān)閉時(shí)，75％負(fù)荷和50%負(fù)

4、荷工況下NOx在燃燒時(shí)的生成得到抑制，且油耗僅僅有很微小的增加。
　?。?）100%負(fù)荷工況下的柴油機(jī)在進(jìn)行預(yù)噴時(shí)NOx的生成量增加而油耗有所降低，后噴對(duì)于NOx的生成影響較小而使得油耗增加。
　?。?）75%負(fù)荷工況下的柴油機(jī)在進(jìn)行預(yù)噴時(shí)NOx的生成量增加且油耗也有增加，后噴對(duì)于NOx的生成影響較小而使得油耗增加。而進(jìn)行預(yù)噴-主噴-后噴的三段噴射時(shí)，大的預(yù)噴油量和后噴油量使得NOx生成量增加，油耗增加，小的預(yù)噴油量和后噴油