柴油-CNG發(fā)動機尾氣熱量排放規(guī)律研究及其流場數(shù)值仿真.pdf

1、天然氣發(fā)動機的研究已成為目前發(fā)動機技術的一個重要發(fā)展方向，是近年來國內外發(fā)動機行業(yè)的熱點研究問題。其中用柴油作引燃燃料的柴油/CNG雙燃料發(fā)動機以其改裝方便、經濟性好、燃料選用靈活、熱效率高以及排放性能好等優(yōu)點日益受到重視。將柴油機改裝為柴油/CNG雙燃料發(fā)動機，這對優(yōu)化能源結構，降低柴油機排放污染，可持續(xù)性發(fā)展都具有深遠的意義。 本文首先分析了柴油機摻燒CNG后的燃燒特性，進而建立了雙燃料發(fā)動機機缸內燃燒過程的二維模型，由于雙

2、燃料發(fā)動機的燃燒過程具有預混燃燒和擴散燃燒的雙重特點，使其排放性能較好，但由于天然氣與空氣形成混合氣的熱值比柴油與空氣形成的混合氣熱值低，造成雙燃料發(fā)動機尾氣溫度下降，且下降程度與摻燒比成正比。 實驗研究以2135柴油機改裝而成的柴油/CNG雙燃料發(fā)動機臺架為對象，對其尾氣熱量排放規(guī)律進行了試驗研究。通過進行柴油機尾氣熱量排放規(guī)律的試驗，得出了各工況下尾氣熱量與柴油機轉速、負荷、摻燒比之間的數(shù)學模型，為尾氣熱量的利用提供了理論依

3、據。通過對試驗結果的分析，得出了如下結論：尾氣熱量隨負荷、轉速的增大而增大，隨摻燒比的增大而減小。 本文介紹了內燃機工程中傳熱的熱負荷研究的發(fā)展和現(xiàn)狀，進而對內燃機缸內過程的數(shù)值模擬，計算流體動力學(Computational Fluid Dynamics)進行了定義和說明，接著闡述了求解內燃機燃氣流場溫度分布的基本原理和方法，介紹了熱傳導的偏微分方程、熱邊界層的基本方程和確定流場邊界條件的方法以及有限元法的基本理論。