氣體燃料船用主機預(yù)燃室組件傳熱研究.pdf

1、與傳統(tǒng)動力相比，氣體燃料船用主機在經(jīng)濟性和有害物排放控制方面具有明顯優(yōu)勢，因而近年來在國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界得到高度重視，相關(guān)研究迅猛發(fā)展。為了實現(xiàn)高效稀薄燃燒，純氣體燃料船用主機要采用預(yù)燃室結(jié)構(gòu)保證可靠點火，提高點火能量并加快火焰?zhèn)鞑ニ俣?。預(yù)燃室組件的工作條件非常惡劣，在工作過程中預(yù)燃室組件要承受劇烈的高溫高頻熱負荷和高頻機械負荷作用，因而其可靠性一直是純氣體燃料船用主機研發(fā)所關(guān)注的關(guān)鍵問題之一。為了分析預(yù)燃室組件的熱負荷狀態(tài)，論文采用

2、流固耦合法對預(yù)燃室組件進行熱分析。
　　首先，應(yīng)用三維CFD軟件對某型號中速四沖程純氣體燃料船用主機的缸內(nèi)工作過程進行數(shù)值模擬，分析主燃室和預(yù)燃室缸內(nèi)燃氣溫度場的變化歷程，以及預(yù)燃室流固耦合面處的換熱系數(shù)和熱通量，在此基礎(chǔ)上通過網(wǎng)格映射得到瞬態(tài)溫度場分析所需的三維熱邊界條件。
　　其次，建立預(yù)燃室組件模型，進行穩(wěn)態(tài)溫度場、瞬態(tài)溫度場分析。首先進行穩(wěn)態(tài)溫度場計算，然后將CFD模擬得到的關(guān)鍵表面三維瞬態(tài)熱邊界條件，施加到有限元面

3、單元，進而對預(yù)燃室組件進行瞬態(tài)溫度場分析。結(jié)果顯示預(yù)燃室各部位溫度分布及波動不同，尤以噴孔表面處溫度波動范圍最大。通過對預(yù)燃室組件冷啟動工況分析，得知啟動初期溫度升高趨勢呈近似指數(shù)變化規(guī)律，劇烈的溫度變化會增加動態(tài)熱疲勞應(yīng)力。
　　最后，在瞬態(tài)溫度場分析基礎(chǔ)上，對預(yù)燃室組件熱應(yīng)力場進行分析;同時將燃氣壓力與熱負荷耦合計算，進行耦合應(yīng)力場分析，深入了解預(yù)燃室組件的熱應(yīng)力及耦合應(yīng)力分布情況;根據(jù)耦合應(yīng)力場計算結(jié)果，對預(yù)燃室關(guān)鍵部位進行