生物質(zhì)氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、　　環(huán)境問題和能源問題是本世紀(jì)世界各國共同面臨的兩個(gè)重大問題，尋找新的“清潔代用燃料”是人類所做出的必然選擇，中國要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，必須尋找適合中國國情的代用能源。將秸桿、鋸末等生物質(zhì)氣化是將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換為高效高品位清潔能源的最有效措施之一，這種生物質(zhì)氣可作為內(nèi)燃機(jī)的代用燃料。
　　開發(fā)生物質(zhì)氣發(fā)動(dòng)機(jī)對于我們這個(gè)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)國來說具有先天的優(yōu)勢，不僅可以減少廢棄生物質(zhì)對環(huán)境的污染及其焚燒產(chǎn)生的二次污染，還可減少在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中廣泛

2、應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)對石油資源的依賴性。但是對于單純使用生物質(zhì)氣做燃料的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，國內(nèi)目前還沒有詳細(xì)的研究報(bào)告。由于生物質(zhì)氣的熱值較低，這種燃料在不摻燒柴油等燃料的情況下是否適合內(nèi)燃機(jī)燃用，有待深入研究。
　　基于以上原因，本研究在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上開發(fā)了4135型生物質(zhì)氣發(fā)動(dòng)機(jī)。試驗(yàn)結(jié)果表明發(fā)動(dòng)機(jī)取得了理想的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性指標(biāo)。
　　發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程是多維多相變的復(fù)雜過程，對其進(jìn)行詳細(xì)的分析計(jì)算比較困難，以往的計(jì)算多是進(jìn)

3、行了較大簡化。本文在未對模型進(jìn)行簡化的前提下，建立了4135型生物質(zhì)氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣道和燃燒室的幾何模型并劃分網(wǎng)格，對發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程進(jìn)行了模擬。
　　通過計(jì)算得到了燃燒系統(tǒng)內(nèi)的三維流場、湍動(dòng)能、火焰前鋒面等可視化結(jié)果。通過分析模擬結(jié)果得出以下結(jié)論：4135型發(fā)動(dòng)機(jī)存在氣流速度沿氣缸軸線方向分層現(xiàn)象，為使生物質(zhì)氣和空氣均勻混合4135型生物質(zhì)氣發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)采用外混式進(jìn)氣方式；點(diǎn)火位置的布置對點(diǎn)火初期火焰的發(fā)展和傳播有重要影響；火焰的傳

4、播、膨脹和缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)相互影響，缸內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng)將火焰中心吹向氣流下風(fēng)的混合氣，缸內(nèi)順氣流側(cè)燃燒的混合氣較逆氣流側(cè)多，對于生物質(zhì)氣這樣的低熱值燃料應(yīng)該組織缸內(nèi)渦流運(yùn)動(dòng)，以加快火焰?zhèn)鞑ニ俣?，縮短燃燒時(shí)間；缸內(nèi)渦流中心的位置和氣流速度梯度對火焰徑向傳播的均勻性有很大影響，缸內(nèi)渦流的中心偏離氣缸中心的距離越大，火核處的速度梯度越大，火焰徑向傳播越不均勻，燃燒過程中由于燃燒的膨脹作用使焰前氣體的湍動(dòng)能增大，促進(jìn)了火焰的傳播速度；發(fā)動(dòng)機(jī)具有較低的N