基于GT-Power的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值模擬與研究.pdf

1、天然氣作為一種清潔能源具有儲(chǔ)存量大、燃燒后有害物質(zhì)排放少、抗爆性好等特點(diǎn)，是一種較為理想的替代燃料。但是天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油機(jī)和柴油機(jī)相比，在動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性方面有較大的差距，為了改善天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，需要對發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在對天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，爆震現(xiàn)象是制約發(fā)動(dòng)機(jī)性能提高的重要因素，因此需要對天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震規(guī)律進(jìn)行研究。本文以某發(fā)電用增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)模型為基礎(chǔ)對天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和爆震規(guī)律進(jìn)行了研究。主要研

2、究工作包括：
　?。?）利用 GT-Power軟件建立了某發(fā)電用增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型，通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對比對模型的精確性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　?。?）利用發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型，研究了不同壓縮比、點(diǎn)火提前角等參數(shù)對天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放特性及爆震發(fā)生時(shí)刻、爆震強(qiáng)度、爆震指數(shù)的影響規(guī)律。
　　（3）利用 GT-Power中的 DOE（試驗(yàn)設(shè)計(jì)）模塊對天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能及其重要參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并總結(jié)出了預(yù)測發(fā)動(dòng)機(jī)性

3、能變化的數(shù)學(xué)公式。
　　通過將天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型的模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，對仿真模型的精確性進(jìn)行了驗(yàn)證。在仿真模型中研究了壓縮比、點(diǎn)火提前角等參數(shù)對不同負(fù)荷下天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放特性的影響規(guī)律，并研究了壓縮比、點(diǎn)火提前角等因素對天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)爆震開始時(shí)刻、爆震強(qiáng)度及爆震指數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)果表明：隨著壓縮比的不斷增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震可能性不斷增大，爆震開始時(shí)刻不斷提前，爆震強(qiáng)度不斷增大；隨著點(diǎn)火提前角的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的爆

4、震可能性不斷增大，爆震開始時(shí)刻不斷提前，爆震強(qiáng)度有一定程度增大；最后利用 DOE（試驗(yàn)設(shè)計(jì)）技術(shù)，以壓縮比、點(diǎn)火提前角、進(jìn)氣門開啟時(shí)刻及排氣門開啟時(shí)刻為影響因素，以發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩、燃?xì)庀穆?、NOx排放量、CO排放量及 HC排放量為目標(biāo)變量，以氣缸爆發(fā)壓力為約束條件對天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行了優(yōu)化。對發(fā)動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行優(yōu)化之后，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)庀穆首畲蠼档?5.3％，扭矩最大提高10.3%， NOx排放量最大降低19.6%；額定功率工況下扭矩提