大功率氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化與混合特性研究.pdf

1、隨著新能源勘探技術(shù)的誕生、潔凈新能源的發(fā)現(xiàn)使得燃?xì)饽茉词袌?chǎng)前景看好。近年來(lái)，氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)作為一類(lèi)燃燒新型能源的動(dòng)力裝置得到了廣泛的關(guān)注。而進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在很大程度上決定著進(jìn)氣過(guò)程中的氣流組織的優(yōu)劣和燃燒充分程度。同時(shí)，對(duì)于布置在進(jìn)氣歧管上的氣體燃料電控噴射裝置，其出流結(jié)構(gòu)、高壓噴射時(shí)的噴射規(guī)律和控制策略是控制發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)空燃比的關(guān)鍵也對(duì)缸內(nèi)流場(chǎng)產(chǎn)生重要影響。因此，以某大功率氣體機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)為研究對(duì)象，分析進(jìn)氣道流場(chǎng)分布情況并優(yōu)化進(jìn)氣道

2、結(jié)構(gòu)；優(yōu)化電控噴射裝置的出流結(jié)構(gòu)并結(jié)合試驗(yàn)分析研究噴射裝置靜態(tài)和動(dòng)態(tài)噴流特性；采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)與臺(tái)架試驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究不同噴射策略對(duì)缸內(nèi)混合氣混合特性的影響。改善了進(jìn)氣效率和缸內(nèi)混合均勻性的同時(shí)，為制定噴射裝置對(duì)缸內(nèi)空燃比的實(shí)時(shí)控制策略打下基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用CFD分析并優(yōu)化了進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)。模擬了某大功率氣體機(jī)單缸穩(wěn)態(tài)過(guò)程壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)及湍流場(chǎng)，研究不同氣門(mén)升程下氣道的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)流場(chǎng)的影響；分別優(yōu)化造成氣道內(nèi)

3、流動(dòng)損失的兩個(gè)主要參數(shù)：氣道過(guò)渡處圓角和氣門(mén)錐面弧度，分別優(yōu)化后的結(jié)果與原氣道相比，質(zhì)量流量、體積流量和缸內(nèi)單位質(zhì)量工質(zhì)湍動(dòng)能都有所提升；綜合優(yōu)化這兩個(gè)參數(shù)，混合優(yōu)化后的質(zhì)量流量與體積流量較之原氣道分別提升了6.67%、6.69%，缸內(nèi)單位工質(zhì)湍動(dòng)能增大了44.9%，增強(qiáng)了氣道的流通性能和缸內(nèi)工質(zhì)混合能力。⑵仿真結(jié)合試驗(yàn)研究噴射裝置流量特性。優(yōu)化了噴射裝置出口結(jié)構(gòu)，且優(yōu)化后的噴射裝置中心流速提升約2.97%，提升了噴射效率，壓差為0.4

4、MPa時(shí)質(zhì)量流量提高11.78%；分析噴射裝置的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)噴流特性，通過(guò)仿真與臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)體積流量的相對(duì)誤差并沒(méi)有超過(guò)5%，質(zhì)量流量的相對(duì)誤差控制在4%內(nèi)，證明了仿真結(jié)果的有效性。利用MATLAB中cftool工具箱擬合出噴射裝置的質(zhì)量流量qm與閥門(mén)升程h和進(jìn)出口壓差p的映射關(guān)系，擬合誤差小于3.5%，映射關(guān)系可靠。⑶研究了不同噴射策略下發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)混合特性。分析了不同進(jìn)氣遲閉角、燃料組分以及噴射裝置噴射策略、安裝位置等對(duì)氣道及