大功率氣體燃料發(fā)動機進氣系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化與混合特性研究.pdf

1、隨著新能源勘探技術的誕生、潔凈新能源的發(fā)現(xiàn)使得燃氣能源市場前景看好。近年來，氣體燃料發(fā)動機作為一類燃燒新型能源的動力裝置得到了廣泛的關注。而進氣系統(tǒng)結構設計在很大程度上決定著進氣過程中的氣流組織的優(yōu)劣和燃燒充分程度。同時，對于布置在進氣歧管上的氣體燃料電控噴射裝置，其出流結構、高壓噴射時的噴射規(guī)律和控制策略是控制發(fā)動機缸內(nèi)空燃比的關鍵也對缸內(nèi)流場產(chǎn)生重要影響。因此，以某大功率氣體機的進氣系統(tǒng)為研究對象，分析進氣道流場分布情況并優(yōu)化進氣道

2、結構；優(yōu)化電控噴射裝置的出流結構并結合試驗分析研究噴射裝置靜態(tài)和動態(tài)噴流特性；采用計算流體動力學與臺架試驗相結合的方法，研究不同噴射策略對缸內(nèi)混合氣混合特性的影響。改善了進氣效率和缸內(nèi)混合均勻性的同時，為制定噴射裝置對缸內(nèi)空燃比的實時控制策略打下基礎。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用CFD分析并優(yōu)化了進氣道結構。模擬了某大功率氣體機單缸穩(wěn)態(tài)過程壓力場、速度場及湍流場，研究不同氣門升程下氣道的幾何結構對流場的影響；分別優(yōu)化造成氣道內(nèi)

3、流動損失的兩個主要參數(shù)：氣道過渡處圓角和氣門錐面弧度，分別優(yōu)化后的結果與原氣道相比，質(zhì)量流量、體積流量和缸內(nèi)單位質(zhì)量工質(zhì)湍動能都有所提升；綜合優(yōu)化這兩個參數(shù)，混合優(yōu)化后的質(zhì)量流量與體積流量較之原氣道分別提升了6.67%、6.69%，缸內(nèi)單位工質(zhì)湍動能增大了44.9%，增強了氣道的流通性能和缸內(nèi)工質(zhì)混合能力。⑵仿真結合試驗研究噴射裝置流量特性。優(yōu)化了噴射裝置出口結構，且優(yōu)化后的噴射裝置中心流速提升約2.97%，提升了噴射效率，壓差為0.4

4、MPa時質(zhì)量流量提高11.78%；分析噴射裝置的靜態(tài)和動態(tài)噴流特性，通過仿真與臺架試驗結果對比，發(fā)現(xiàn)體積流量的相對誤差并沒有超過5%，質(zhì)量流量的相對誤差控制在4%內(nèi)，證明了仿真結果的有效性。利用MATLAB中cftool工具箱擬合出噴射裝置的質(zhì)量流量qm與閥門升程h和進出口壓差p的映射關系，擬合誤差小于3.5%，映射關系可靠。⑶研究了不同噴射策略下發(fā)動機缸內(nèi)混合特性。分析了不同進氣遲閉角、燃料組分以及噴射裝置噴射策略、安裝位置等對氣道及