大缸徑天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染與能源危機(jī)，天然氣作為汽車替代燃料具有較大的優(yōu)勢(shì)，因此，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)與研究受到越來越廣泛的關(guān)注。深入研究天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程與燃燒機(jī)理對(duì)于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義，對(duì)提升整體天然氣燃燒理論具有重要理論意義。
　　 試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬是研究天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的兩種有效手段，而數(shù)值模擬研究時(shí)間短、成本低、改型簡(jiǎn)便且能夠提供更多的燃燒微觀信息，故本文采用數(shù)值模擬的方法對(duì)某天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程進(jìn)行了深入研

2、究分析。
　　 本文通過將甲烷的簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)反應(yīng)機(jī)理耦合到CFD軟件中，模擬了某大缸徑天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒過程，并對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，所選模型適合對(duì)此天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行模擬分析。通過對(duì)此天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)主燃燒室內(nèi)溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、火焰?zhèn)鞑ゼ叭紵虚g產(chǎn)物的詳細(xì)分析后得出:將主燃燒室與預(yù)燃燒室相連的八個(gè)圓管，能將從預(yù)燃室中產(chǎn)生的火焰高速射入主燃燒室中，火焰從圓管中噴射出后，沿各自方向快速向主燃燒室擴(kuò)散，但由于缸內(nèi)

3、渦流處于較低水平，導(dǎo)致少量天然氣滯后燃燒。
　　 基于建立的簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)反應(yīng)機(jī)理，本文設(shè)計(jì)了6種不同的預(yù)燃室結(jié)構(gòu)，并與原機(jī)型進(jìn)行了對(duì)比研究，計(jì)算結(jié)果表明:當(dāng)周向布置較多連接管時(shí)，噴出的火焰可能會(huì)產(chǎn)生相互干涉，并不利于火焰在主燃燒室里的傳播;相比周向連接管不同數(shù)量的布置，火焰?zhèn)鞑ニ俾蕦?duì)連接管管徑較為敏感，較大的管徑能擴(kuò)大火焰?zhèn)鞑シ秶垢嗟娜剂显谕粫r(shí)刻燃燒，較小的管徑降低火焰?zhèn)鞑シ秶共糠秩剂贤虾笕紵?較適宜的火焰噴射夾角，使

4、火焰在噴射到主燃燒室過程中受壁面影響較小且能噴射到湍動(dòng)能較大區(qū)域，對(duì)火焰的傳播有利，故選取合適的連接管角度，可以有效提高火焰在主燃燒室里的傳播速度。之后，又設(shè)計(jì)了幾種不同的點(diǎn)火時(shí)刻及混合氣濃度的工況，并與原機(jī)型進(jìn)行了對(duì)比研究，計(jì)算結(jié)果表明:適當(dāng)增大點(diǎn)火提前角能夠減少后燃，火焰能夠在主燃燒室里充分傳播;混合氣較稀能夠減少排放物生成量，但混合氣過稀，會(huì)導(dǎo)致主燃燒室里火焰?zhèn)鞑ニ俣容^慢，部分燃料拖后燃燒，混合氣較濃，燃料燃燒迅速，缸內(nèi)壓力急劇增