柴油-天然氣雙燃料發(fā)動機的燃燒及排放特性研究.pdf

1、內(nèi)燃機作為世界上使用最為廣泛的熱力機械，在每年消耗大量石油燃料的同時，也造成了嚴重的環(huán)境污染，面對石油短缺和環(huán)境污染，天然氣以其儲量豐富、經(jīng)濟清潔等特點成為最具競爭力的替代燃料，而雙燃料發(fā)動機也成為內(nèi)燃機研究中的一個重要課題。本文運用CFD數(shù)值模擬的方法，結合臺架試驗，模擬缸內(nèi)燃燒過程，對比分析了柴油-天然氣雙燃料發(fā)動機中替代率、柴油噴射提前角和負荷等對燃燒和排放特性的影響。
　　進行了WP10柴油-天然氣雙燃料發(fā)動機計算模型的建

2、立以及計算條件的設置，并進行臺架試驗，采集了發(fā)動機的缸內(nèi)壓力曲線等試驗數(shù)據(jù)，利用缸內(nèi)壓力曲線對燃燒仿真模型進行了有效性驗證。
　　利用驗證后的計算模型，分別對不同替代率、柴油噴射提前角和負荷下的工況進行模擬，對比分析其對燃燒及排放的影響，研究結果表明:
　　(1)替代率分別為30％、50％、70％和80％時，隨著替代率的升高:缸內(nèi)平均壓力和溫度降低，當替代率從30％提高到80％時，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的質量分數(shù)降低，替代率從30％到80％，NO和SOOT的質量分數(shù)分別降低了約84％和68.42％，排放得到明顯改善。
　　(2)柴油噴射時刻分別為7°BTDC、11°BTDC、15°BTDC、19°BTDC時，隨著噴油時刻的延后:缸內(nèi)平均壓力和溫度降低，相比19°BTDC，7°BTDC時缸內(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SOOT平均質量分數(shù)最高，而11°BTDC、15°BTDC和19°BTDC時基本一致，比7°BTDC低約57％。
　　(3)扭矩分別為300N·m、500N·m、700N·m、800N·m時，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，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