大马力天然气发动机工作过程数值模拟及分析

【摘要】：随着能源危机的日益严峻和内燃机排放法规的日趋严格,天然气作为一种清洁能源已经成为车用发动机重要的替代燃料,但由于天然气本身的物理和化学特性,天然气发动机还存在一些有待解决和研究的问题。本文以东风汽车有限公司EQRN400-30大马力天然气发动机为研究对象,进行了整机的工作过程数值模拟,分析了发动机的相关参数对其性能的影响。 本文在简要介绍课题的研究背景和内燃机工作过程模拟计算的数学模型后,运用AVL BOOST软件建立了EQRN400-30大马力天然气发动机的计算模型,并通过相应的试验数据对该模型进行了标定。然后探讨了利用AVL BOOST软件对涡轮增压器进行计算和选型的方法,并通过初步的计算选出了合适的压气机。最后运用所建立的模型对该型天然气发动机的压缩比、点火提前角、空燃比、配气相位等重要参数进行了优化计算,通过计算获得的大量数据分析了这些参数对该型天然气发动机在全负荷时的功率、扭矩、燃气消耗率、排气温度、最高爆发压力、涡轮前排气温度、NOx排放率等性能参数的影响,提出了优化和改进的建议。 整机工作过程计算结果表明,优化后该型天然气发动机能达到预期的功率和扭矩要求,并且使发动机热负荷和燃油消耗率均有所降低,其他各项性能指标的变化亦在允许范围内,发动机整机性能得到一定提升,为今后的设计和试验提供了参考。 【关键词】：天然气发动机 工作过程 数值模拟 优化
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK437
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 1 绪论7-17
• 1.1 研究背景7-8
• 1.2 天然气发动机技术研究现状8-12
• 1.3 内燃机工作过程模拟现状12-14
• 1.4 本文的主要工作内容14-17
• 2 内燃机工作过程模拟数学模型17-27
• 2.1 缸内模型17-21
• 2.2 进排气管热力计算模型21-22
• 2.3 涡轮增压器的热力学计算22-25
• 2.4 NO_X生成模型25-27
• 3 EQRN400-30 大马力天然气发动机工作过程模型建立及试验验证27-31
• 3.1 工作过程模型的建立27-28
• 3.2 模型验证28-31
• 4 工作过程数值模拟计算结果及分析31-63
• 4.1 涡轮增压器的计算31-37
• 4.2 压缩比的优化计算37-43
• 4.3 点火提前角的优化43-49
• 4.4 空燃比的影响49-54
• 4.5 配气相位的优化计算54-61
• 4.6 优化前后发动机性能参数对比61-63
• 5 全文总结及展望63-65
• 5.1 全文总结63-64
• 5.2 工作展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69

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