论文部分内容阅读
内燃机作为世界上使用最为广泛的热力机械,在每年消耗大量石油燃料的同时,也造成了严重的环境污染,面对石油短缺和环境污染,天然气以其储量丰富、经济清洁等特点成为最具竞争力的替代燃料,而双燃料发动机也成为内燃机研究中的一个重要课题。本文运用CFD数值模拟的方法,结合台架试验,模拟缸内燃烧过程,对比分析了柴油-天然气双燃料发动机中替代率、柴油喷射提前角和负荷等对燃烧和排放特性的影响。进行了WP10柴油-天然气双燃料发动机计算模型的建立以及计算条件的设置,并进行台架试验,采集了发动机的缸内压力曲线等试验数据,利用缸内压力曲线对燃烧仿真模型进行了有效性验证。利用验证后的计算模型,分别对不同替代率、柴油喷射提前角和负荷下的工况进行模拟,对比分析其对燃烧及排放的影响,研究结果表明：(1)替代率分别为30%、50%、70%和80%时,随着替代率的升高：缸内平均压力和温度降低,当替代率从30%提高到80%时,缸内最高压力下降约28%,最高平均温度降低约17%：火焰因替代率增加时柴油喷射量减少,贯穿距变短,火焰分布区域减少；NO和SOOT的质量分数降低,替代率从30%到80%,NO和SOOT的质量分数分别降低了约84%和68.42%,排放得到明显改善。(2)柴油喷射时刻分别为7°BTDC、11°BTDC、15°TDC、19°BTDC时,随着喷油时刻的延后：缸内平均压力和温度降低,相比19°BTDC,7°BTDC时缸内最高平均压力下降26.69%,最高平均温度下降157K；NO生成量逐渐减少,7°BTDC NO生成量比19°BTDC低75.09%；7°BTDC时SOOT平均质量分数最高,而11°BTDC、15°BTDC和19°BTDC时基本一致,比7°BTDC低约57%。(3)扭矩分别为300N·m、500N-m、700N·m、800N·m时,随着扭矩的增加：缸内平均压力和温度升高,扭矩从300N-m增加到800N.m时,缸内最高平均压力增加约24%,最高平均温度增加了461K；火焰速度增加,分布区域增大;NO和SOOT生成量增加,800N·m时NO和SOOT的生成量分别时是300N.m时的2.8倍和21倍。