煤層氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著環(huán)境排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，人們將越來(lái)越多的目光投放在尋找代用燃料的研究中。煤層氣作為一種非常規(guī)的天然氣，以其儲(chǔ)量豐富和燃燒清潔等特點(diǎn)，逐漸受到各國(guó)研究人員的重視。 數(shù)值模擬的出現(xiàn)與發(fā)展，以及CFD軟件的應(yīng)用，給現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)提供了新的發(fā)展契機(jī)。在此背景下，本文針對(duì)濰柴動(dòng)力股份有限公司經(jīng)由6200柴油機(jī)改裝的燃用變組分煤層氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了流動(dòng)及燃燒的數(shù)值模擬計(jì)算，并對(duì)不同功率和過(guò)量空氣系數(shù)下的排氣溫度及耗氣率進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

2、 本文所作的具體工作如下： 首先，對(duì)6200煤層氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。計(jì)算出流動(dòng)均勻性、壓力損失和整機(jī)動(dòng)力性，選擇出最佳的進(jìn)氣系統(tǒng)優(yōu)化方案。在進(jìn)氣系統(tǒng)優(yōu)化后的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)流動(dòng)特性進(jìn)行數(shù)值分析。計(jì)算氣門直徑分別為90mm(原機(jī))、92mm、95mmm時(shí)，不同氣門升程下的氣道流量系數(shù)、渦流比、壓差以及質(zhì)量流量并比較其變化規(guī)律。結(jié)果表明，在氣門直徑為95mm時(shí)缸內(nèi)流場(chǎng)分布較合理，流量系數(shù)最大，有利于組織缸內(nèi)

3、燃燒。 其次，對(duì)6200煤層氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。比較不同燃燒室的形狀，不同點(diǎn)火提前角以及不同過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)燃燒特性及排放水平的影響。結(jié)果分析表明，缸內(nèi)的平均壓力、平均溫度以及放熱率均隨著點(diǎn)火提前角的推遲呈下降趨勢(shì)，且峰值出現(xiàn)點(diǎn)向上止點(diǎn)靠近；隨著過(guò)量空氣系數(shù)的增加上述計(jì)算值也呈下降趨勢(shì)。同時(shí)，隨過(guò)量空氣系數(shù)的增加，NO的生成質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低，分析認(rèn)為：由于混合氣濃度變稀，滯燃期和主燃期增長(zhǎng)，火焰的傳播速度減慢，進(jìn)而放