天然氣發(fā)動機系統(tǒng)優(yōu)化設計

第1章 緒論 / 1
1．1 天然氣在能源結構中的地位和物化特性\t2
1．1．1 天然氣在能源結構中的地位\t2
1．1．2 天然氣的物化特性\t2
1．2 天然氣發(fā)動機的發(fā)展歷程及前景\t4
1．2．1 天然氣發(fā)動機的發(fā)展歷程\t4
1．2．2 天然氣發(fā)動機的發(fā)展前景\t5
1．3 天然氣發(fā)動機國內(nèi)外研究狀況\t6
1．3．1 壓縮天然氣發(fā)動機的分類\t6
1．3．2 兩用燃料天然氣發(fā)動機\t7
1．3．3 雙燃料天然氣發(fā)動機\t8
1．3．4 單燃料天然氣發(fā)動機\t10
1．3．5 天然氣發(fā)動機稀燃技術\t19
1．4 CFD在發(fā)動機研究中的應用\t24
1．4．1 應用于內(nèi)燃機工作過程的多維數(shù)值模擬軟件\t25
1．4．2 內(nèi)燃機燃燒過程數(shù)值模擬研究\t26
1．4．3 內(nèi)燃機進氣過程多維數(shù)值模擬研究\t27
第2章 數(shù)值計算模型、計算方法與網(wǎng)格生成 / 30
2．1 湍流流動模型\t31
2．1．1 流動控制方程\t31
2．1．2 流動控制方程的時均化\t32
2．1．3 湍流模型\t34
2．2 化學反應動力學機理及燃燒模型\t36
2．2．1 化學反應動力學機理及天然氣的化學反應動力學過程\t36
2．2．2 渦破碎模型\t38
2．2．3 渦耗散模型\t38
2．2．4 特征時間模型\t39
2．2．5 概率密度函數(shù)方法\t39
2．2．6 湍流火焰速度封閉模型\t40
2．2．7 相干火焰模型\t40
2．3 排放模型\t41
2．3．1 氮氧化物的生成機理\t41
2．3．2 影響氮氧化物生成的主要因素\t42
2．4 數(shù)值計算方法\t43
2．4．1 有限容積法\t43
2．4．2 任意拉格朗日法\t44
2．5 網(wǎng)格生成\t45
2．5．1 網(wǎng)格類型\t45
2．5．2 網(wǎng)格生成過程與網(wǎng)格劃分的要求\t46
第3章 燃燒室優(yōu)化設計及案例分析 / 47
3．1 燃燒室設計條件\t47
3．1．1 原型發(fā)動機的主要參數(shù)\t47
3．1．2 新開發(fā)天然氣發(fā)動機的目標及要求\t48
3．2 燃燒室結構優(yōu)化設計\t48
3．2．1 幾何模型的建立\t49
3．2．2 計算模型與計算網(wǎng)格的劃分\t49
3．2．3 計算對象結構參數(shù)及運行參數(shù)\t50
3．2．4 模型可行性驗證\t51
3．2．5 天然氣發(fā)動機的火花點火及火焰?zhèn)鞑ミ^程\t52
3．2．6 燃燒室形狀對燃燒過程的影響\t54
3．2．7 火花塞位置對燃燒過程影響的數(shù)值計算\t63
3．3 優(yōu)化后燃燒室的試驗驗證及分析\t67
3．3．1 試驗裝置與試驗方法\t67
3．3．2 不同燃燒室形狀的燃燒特性分析\t68
第4章 配氣機構的改進設計及案例分析 / 71
4．1 配氣機構設計原則及方法\t71
4．2 配氣相位及凸輪型線的設計\t72
4．2．1 配氣相位的設計\t72
4．2．2 凸輪型線的設計\t72
4．3 配氣機構設計方案的評價及選擇\t75
4．3．1 一維計算模型的建立\t76
4．3．2 計算模型驗證\t76
4．3．3 不同計算方案的評價及選擇分析\t76
4．4 配氣機構對燃燒過程的影響研究\t79
4．4．1 燃燒特性分析\t81
4．4．2 排放分析\t87
第5章 進氣道的優(yōu)化設計及案例分析 / 91
5．1 進氣道的流通特性及相關參數(shù)\t91
5．1．1 進氣道的流通特性評價參數(shù)\t91
5．1．2 進氣道調整結構參數(shù)的確定\t92
5．2 原機進氣道CFD分析研究\t93
5．2．1 幾何建模\t94
5．2．2 網(wǎng)格生成\t94
5．2．3 計算模型與邊界設置\t95
5．2．4 計算結果及分析\t96
5．3 不同氣道形狀CAD設計及CFD計算\t101
5．3．1 不同氣道形狀的設計\t101
5．3．2 不同氣道形狀的穩(wěn)態(tài)計算結果及分析\t102
5．4 氣道形狀對缸內(nèi)氣體流動與燃燒過程影響的研究\t107
5．4．1 計算模型及邊界條件\t107
5．4．2 氣道形狀對進氣和燃燒過程影響的研究\t108
5．5 安裝不同缸蓋時的外特性試驗研究\t118
第6章 優(yōu)化設計案例：稀燃點燃式天然氣發(fā)動機 / 121
6．1 空燃比與點火系統(tǒng)控制研究\t121
6．1．1 火花點火發(fā)動機控制系統(tǒng)的工作原理\t121
6．1．2 空氣流量的計算與控制\t121
6．1．3 燃料流量的計算與控制\t122
6．1．4 空燃比控制分類\t123
6．1．5 空燃比控制的實施\t124
6．1．6 點火控制策略的研究與設計\t125
6．1．7 點燃式天然氣發(fā)動機的控制系統(tǒng)\t126
6．2 運行參數(shù)對稀燃天然氣發(fā)動機性能的影響\t127
6．2．1 點火提前角和過量空氣系數(shù)對燃燒過程的影響\t127
6．2．2 點火提前角和過量空氣系數(shù)對排溫的影響\t133
6．2．3 點火提前角與過量空氣系數(shù)對發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性和排放的影響\t134
6．3 發(fā)動機的ETC試驗\t136
6．3．1 排放法規(guī)\t136
6．3．2 試驗原理\t137
6．3．3 試驗方法及過程\t137
6．3．4 試驗結果\t138
第7章 總結及展望 / 141
7．1 本書的主要工作\t141
7．2 工作展望\t143
參考文獻 / 144