柴油-天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒及排放特性研究.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)作為世界上使用最為廣泛的熱力機(jī)械，在每年消耗大量石油燃料的同時(shí)，也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，面對(duì)石油短缺和環(huán)境污染，天然氣以其儲(chǔ)量豐富、經(jīng)濟(jì)清潔等特點(diǎn)成為最具競(jìng)爭(zhēng)力的替代燃料，而雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)也成為內(nèi)燃機(jī)研究中的一個(gè)重要課題。本文運(yùn)用CFD數(shù)值模擬的方法，結(jié)合臺(tái)架試驗(yàn)，模擬缸內(nèi)燃燒過(guò)程，對(duì)比分析了柴油-天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中替代率、柴油噴射提前角和負(fù)荷等對(duì)燃燒和排放特性的影響。
　　進(jìn)行了WP10柴油-天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算模型的建

2、立以及計(jì)算條件的設(shè)置，并進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，采集了發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)壓力曲線等試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用缸內(nèi)壓力曲線對(duì)燃燒仿真模型進(jìn)行了有效性驗(yàn)證。
　　利用驗(yàn)證后的計(jì)算模型，分別對(duì)不同替代率、柴油噴射提前角和負(fù)荷下的工況進(jìn)行模擬，對(duì)比分析其對(duì)燃燒及排放的影響，研究結(jié)果表明:
　　(1)替代率分別為30％、50％、70％和80％時(shí)，隨著替代率的升高:缸內(nèi)平均壓力和溫度降低，當(dāng)替代率從30％提高到80％時(shí)，缸內(nèi)最高壓力下降約28％，最高平均溫度降低約

3、17％;火焰因替代率增加時(shí)柴油噴射量減少，貫穿距變短，火焰分布區(qū)域減少;NO和SOOT的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，替代率從30％到80％，NO和SOOT的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低了約84％和68.42％，排放得到明顯改善。
　　(2)柴油噴射時(shí)刻分別為7°BTDC、11°BTDC、15°BTDC、19°BTDC時(shí)，隨著噴油時(shí)刻的延后:缸內(nèi)平均壓力和溫度降低，相比19°BTDC，7°BTDC時(shí)缸內(nèi)最高平均壓力下降26.69％，最高平均溫度下降157K;

4、 NO生成量逐漸減少，7°BTDC NO生成量比19°BTDC低75.09％;7°BTDC時(shí)SOOT平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，而11°BTDC、15°BTDC和19°BTDC時(shí)基本一致，比7°BTDC低約57％。
　　(3)扭矩分別為300N·m、500N·m、700N·m、800N·m時(shí)，隨著扭矩的增加:缸內(nèi)平均壓力和溫度升高，扭矩從300N·m增加到800N·m時(shí)，缸內(nèi)最高平均壓力增加約24％，最高平均溫度增加了461K;火焰速度增加