320船用柴油機(jī)快速混合燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、隨著世界范圍內(nèi)能源問題以及環(huán)境問題的逐漸加劇，船用柴油機(jī)排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，人們對(duì)船用柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)和排放性能越來越重視。由國(guó)際海事組織（IMO）制定的船用柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)實(shí)施的TierⅢ標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于TierⅠ標(biāo)準(zhǔn)NOX排放量降低了80%。所以如何保證提高經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)降低氮氧化物（NOX）和顆粒物成了現(xiàn)今船用柴油機(jī)研究的重中之重。本文使用AVL FIRE套件對(duì)L6-320柴油機(jī)進(jìn)行了三維CFD模擬優(yōu)化計(jì)算。使用三維模擬軟件對(duì)柴油機(jī)的燃

2、燒和排放進(jìn)行模擬，可以探究整個(gè)燃燒和排放的性能趨勢(shì)，為之后的實(shí)驗(yàn)提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文使用自動(dòng)優(yōu)化的方法可以快速的給出燃燒室型線尺寸參數(shù)和噴油參數(shù)對(duì)燃燒和排放性能的影響，并且可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)參數(shù)之間的相互匹配。
　　本文做的具體工作如下：
　?。?）首先使用FIRE ESE Diesel軟件對(duì)L6-320柴油機(jī)建立了三維計(jì)算模型，自動(dòng)劃分網(wǎng)格。并且調(diào)整了模擬過程中的計(jì)算參數(shù)，完成了和原機(jī)缸壓曲線的匹配。給出了缸內(nèi)燃空當(dāng)量比、溫

3、度、NOX以及soot的分布情況。
　　（2）根據(jù)燃燒室型線的相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，在原機(jī)燃燒室型線的基礎(chǔ)上新設(shè)計(jì)了4款燃燒室，并且對(duì)其進(jìn)行了三維模擬計(jì)算。對(duì)4種新型燃燒室和原機(jī)的IMEP、NOX、soot的結(jié)果做了對(duì)比分析，并分析了燃燒和排放性能的影響因素。原機(jī)的 NOX排放結(jié)果最優(yōu)，但是IMEP性能最差，Ⅳ型燃燒室的IMEP性能最優(yōu)，相對(duì)原機(jī)提高了6.64%，但NOX排放結(jié)果最差，相對(duì)原機(jī)升高了119.33%。綜合考慮選取了原機(jī)（NO

4、X排放結(jié)果最好）和Ⅱ型燃燒室（IMEP相對(duì)升高2.65%，NOX和soot相對(duì)升高幅度較小）作為燃燒室型線優(yōu)化計(jì)算的對(duì)象。并且驗(yàn)證了部分負(fù)荷下燃燒室優(yōu)化的排放性能。
　?。?）對(duì)原機(jī)以及Ⅱ型燃燒室進(jìn)行了型線尺寸參數(shù)的優(yōu)化。分別選定了5個(gè)參數(shù)進(jìn)行了250次優(yōu)化計(jì)算，得到了穩(wěn)定的優(yōu)化結(jié)果，綜合分析后選定原機(jī)RUNID=206和Ⅱ型燃燒室RUNID=215作為噴油參數(shù)的優(yōu)化對(duì)象。選擇了5個(gè)噴油參數(shù)對(duì)上述對(duì)象分別進(jìn)行了250次優(yōu)化計(jì)算。原