舰用柴油机预混合等压燃烧的数值模拟及试验研究

运用CFD软件Star-cd对一台舰用高速大功率柴油机实现预混合近似等压燃烧进行了缸内喷雾及燃烧过程的模拟计算,主要考察了不同压缩比的燃烧室型线,以及喷油器喷孔参数对柴油机性能、缸内温度场、速度场和NO排放的分布的影响.经过多方案的计算分析,确定了高速大功率柴油机实现预混合近似等压燃烧的压缩比和喷孔参数,并能在提高柴油机性能的同时降低排放.通过对最优方案的台架试验,在直喷式柴油机上实现了预混合等压燃烧要求的放热率.     

船用中小缸径直喷式柴油机燃烧室中油线网分布的计算

直喷式柴油机燃油喷射所构成的油线在燃烧室中的落点分布，对燃烧系统性能影响极大。本文针对船用中小缸径直喷式柴油机的结构特点，介绍了燃烧室中油线网布置的一般原则和具体方法，建立了油线网的计算模型。由此，即可通过计算机对燃烧室与喷油系统匹配实现辅助设计。     

直喷式柴油机降排放技术的开发研究

本文从柴油机降排放的角度出发,着重对直喷式柴油机废气排放中问题最大的NOx和PM生成及其降排放措施进行分析探讨,并运用以上技术对TY395柴油机进行技术开发,通过改进其燃烧系统即对其进气系统、燃烧室形状和喷油系统三方面进行重新设计并在发动机试验台上进行测试,结果表明降排放效果明显.     

G4135柴油机燃烧过程数值模拟的研究

采用三维CFD软件,以G4135直喷式柴油机为对象,运用多维燃烧模型,对缸内燃烧过程进行数值模拟。计算了不同曲轴转角下的气体速度、压力、温度、氧气浓度和碳烟浓度等,计算所得数据与相关文献相吻合。结果表明FLUENT所提供的燃烧模型可以作为预测柴油机缸内燃烧的一种有效手段,并为进一步研究同类型柴油机的燃烧性能提供了依据。     

涡流比对柴油机NOx排放的影响

利用KIVA-3V程序模拟了柴油机的燃烧过程,通过改变涡流比的大小计算了缸内燃烧的压力、温度和有害物质NOx的生成浓度。通过对柴油机燃烧过程的模拟计算可分析得出,当涡流比增大时,NOx排放值升高,表明减小涡流比可以降低NOx的排放。但是,燃烧室内的涡流过强和过弱对发动机的性能都是不利的,对具体的燃烧室结构和喷油系统,合理匹配涡流运动十分必要。     

论油膜——雾化燃烧

一、简化柴油机燃烧的放热规律几十年来,船用柴油机主要采取雾化燃烧方式,经过研试不断寻求改善的途径。现代大功率柴油机通过增压手段,动力性、经济性均能不断得到提高。但从燃烧效果来看,工作粗暴和严重的后燃,尚未得到根本解决。缸内空气利用率处于相当低的水平,从而不得不沿着进气压力日益提高,压缩比不断降低的方向前进。因此,比较普遍的看法是:“一般除降低压缩比以外,不管怎样改变燃烧室设计、涡流     

救生艇用2105柴油机活塞温度场数值计算与分析

针对柴油机活塞的热负荷问题,以救生艇用2105直喷式柴油机为研究对象,建立了活塞温度场的数学模型和边界条件,进行了额定工况下2105柴油机活塞温度场的计算,获得了温度场的数值分布.计算结果表明,活塞顶部的热负荷集中在燃烧室,最高温度为330℃,位于燃烧室中心.活塞顶部不同区域温度分布差异较大,在燃烧室偏离活塞中心一侧温度偏高,位于燃烧室喉口排气一侧、活塞顶面燃烧室背离活塞中心一侧外缘、燃烧室底部一圈温度较低.活塞第一环槽最高温度为180℃,活塞的热负荷在允许范围之内.     

废气再循环对柴油机性能及排放的影响

探讨废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,简称EGR)的方法对单缸、四冲程、直喷式柴油发动机的性能和排放的影响。废气的再循环可以减少燃烧室内的进气量,降低进气温度,减低燃烧温度,减少氮氧化物的生成。实验过程中,分别选取0%,5%,10%,15%和20%EGR量,研究这五种情况下的柴油机排放特性。实验结果表明,通过增加EGR,可以有效的减少柴油机氮氧化物排放。     

船用大缸径柴油机燃烧系统的仿真研究与工程化应用

伴随着排放法规的不断升级,大缸径船用柴油机面临经济性和排放性升级的双重考验,因而对其油气混合过程和燃烧系统匹配优化的需求更加紧迫。文章采用仿真研究的方式,建立某200缸径船用柴油机的燃烧系统三维模型,研究其喷油规律、喷油器流量、夹角及燃烧室形状等参数对燃烧性能的影响,并以此为基础提出改进方案。实验结果表明,仿真优化方案实现了油耗原机基础上降低4.6%、烟度降低53%,极大地改善了产品性能。     

船用增压柴油机不同负荷下燃烧排放性能研究

为了研究柴油机在不同运行工况下偏心燃烧室缸内燃烧及排放情况,采用三维流体数值分析软件AVL FIRE建立某型柴油机燃烧及排放的计算模型。通过对不同负荷下柴油机燃烧及排放的模拟,计算该型柴油机缸内压力、温度等参数随曲轴转角的变化及燃烧温度、燃空当量比、NO和Soot的分布情况。研究表明：随着负荷的增加,在高负荷下易出现燃油撞壁现象;NO生成量随着负荷的增大而增加,在负荷增大到一定值时反而减小;NO生成主要分布于燃烧室偏心侧,高工况时NO大量生成在燃烧室边缘;Soot主要集中在油束与缸盖之间的缝隙位置。     

船用大缸径柴油机燃烧系统的仿真研究与工程化应用

伴随着排放法规的不断升级,大缸径船用柴油机面临经济性和排放性升级的双重考验,因而对其油气混合过程和燃烧系统匹配优化的需求更加紧迫。文章采用仿真研究的方式,建立某200缸径船用柴油机的燃烧系统三维模型,研究其喷油规律、喷油器流量、夹角及燃烧室形状等参数对燃烧性能的影响,并以此为基础提出改进方案。实验结果表明,仿真优化方案实现了油耗原机基础上降低4.6%、烟度降低53%,极大地改善了产品性能。     

某船用中速柴油机电控化改造前后性能对比分析

文中对某船用中速柴油机燃油喷射系统电控化改造前后的经济性能及排放性能进行了试验对比分析。结果表明,改造后的柴油机由于喷油压力大幅提高,喷孔直径减小,采用电控喷油定时,燃烧性能得以改善,经济性和排放性总体上有一定程度提高,但在高转速和负荷区域没有明显改善。有待于进一步开展燃烧室和进排气系统改造,实现该机电控化改造的整体优化匹配。     

柴油机掺烧气体燃料的低负荷性能试验研究

采用试验方法研究柴油机低负荷工况掺烧LPG和CNG燃料的经济性和排放性能,探讨气体燃料掺烧比例、喷油提前角和压缩比对低负荷性能的影响,研究表明,柴油机低负荷掺烧气体燃料会导致燃烧室温度下降、燃烧不良、经济性下降和HC排放急剧增加,因此,减少气体燃料掺烧比例、增大喷油提前角、减小喷油器的喷孔直径和适当增大压缩比,有利于改善柴油机掺烧气体燃料的低负荷性能。     

综合进气加热系统

直到目前为止,大多数船用辅机不受限制地烧重油是不实际的。发动机低负荷或者无负荷烧重油导致燃烧室不完全燃烧、柴油机污秽、机器性能恶化。曼恩—B&W 公司采用一种设计系统消除上述问题。它的子公司 Holeby 利用综合进气加热系统(ICS),     

燃烧室几何形状对柴油机燃烧性能的仿真计算

针对某型高压共轨柴油机原燃烧室碳烟排放较高,在保证压缩比不变的前提下,设计了两个不同形状的燃烧室。运用fire软件对不同形状燃烧室进行了三维数值模拟,分析了上止点附近气缸内的气体流动情况以及燃烧和排放特性,得出燃烧室喉口直径过小,不利于燃油与空气的良好混合,易造成局部富油,使碳烟排放增多。通过模拟计算与试验测量结果对比,验证了模拟计算的有效性。     

直喷式柴油机高强化燃烧新技术研究

抓住影响柴油机燃烧过程的主要因素,通过提高混合气形成质量,采用稀薄均质预混合燃烧方式,控制上止点着火,获得理想放热规律.在4气门135型直喷式试验机上取得了经济性和排放性全面改善的试验效果.文中还介绍了模拟增压试验-不同增压比、气门重叠角、喷油定时及喷孔尺寸-的实验研究情况.结果表明:适当提高增压比和加大气门重叠角,是实现柴油机强化燃烧的重要措施.     

斯特林发动机高背压燃烧换热性能影响因素分析

高背压燃烧是斯特林发动机的重要特性之一。通过使用经试验修正后的一维稳态计算方法对斯特林发动机燃烧室进行计算,分析燃烧换热性能的各个影响因素,如燃烧室尺寸、加热管尺寸、翅片尺寸等,明确设计中的关键点,有助于提高整机的燃烧效率,最终提高整机性能。     

基于正交设计的船用柴油机燃烧系统参数匹配及优化

为研究柴油机燃烧系统参数匹配对柴油机动力和排放性能的影响,首先分别利用AVL_BOOST和AVL_FIRE仿真软件建立4190ZLC-2型船用柴油机整机模型和缸内燃烧高压循环模型,然后基于已建模型应用正交试验设计方法安排柴油机进气系统、喷油系统和燃烧室结构尺寸参数匹配仿真计算。研究结果表明,通过极差分析可以得出燃烧系统参数对4190ZLC-2型柴油机性能的影响主次顺序。以柴油机指示功率为评价指标时,参数组合0.26 mm-28°CA-160°-0.9-145 mm-2.6 mm-22 mm(喷孔直径-喷油提前角-油束夹角-涡流比-喉口直径-凸台高度-凹坑半径)对应的指示功率为63.40 k W,比原机仿真值高15%;以NOX排放为评价指标时,参数组合0.30 mm-24°CA-140°-0.4-135 mm-6.6 mm-14 mm(喷孔直径-喷油提前角-油束夹角-涡流比-喉口直径-凸台高度-凹坑半径)对应的NOX排放质量分数为0.015 7%,比原机仿真值低30.2%。     

超高压喷射条件下非常态燃油的缸内燃烧排放特性研究

以改善大功率柴油机的燃烧与排放性能为目标,创新性地提出180 MPa以上的超高燃油喷射压力。建立包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用AVL FIRE软件对仿真模型进行动网格划分,将燃油喷射系统的喷嘴内流场计算结果作为边界条件对燃烧过程进行仿真计算,分析燃油物性参数的变化以及喷嘴参数对柴油机燃烧排放性能的影响。结果表明:当燃油的物性参数发生变化之后,喷孔内部空化效应的增强有助于油束获得良好的初始破碎状态,雾化效果好,缸内燃烧过程进行得更加充分;当喷孔直径增大时,油滴初始湍动能增强,运动发展范围较大,喷油持续期短,后期排放物浓度小;随着喷射夹角增大,缸内燃油与空气混合得更加均匀,燃烧性能进一步提高。     

超高压喷射条件下非常态燃油的缸内燃烧排放特性研究

以改善大功率柴油机的燃烧与排放性能为目标,创新性地提出180 MPa 以上的超高燃油喷射压力。建立包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用 AVL FIRE 软件对仿真模型进行动网格划分,将燃油喷射系统的喷嘴内流场计算结果作为边界条件对燃烧过程进行仿真计算,分析燃油物性参数的变化以及喷嘴参数对柴油机燃烧排放性能的影响。结果表明：当燃油的物性参数发生变化之后,喷孔内部空化效应的增强有助于油束获得良好的初始破碎状态,雾化效果好,缸内燃烧过程进行得更加充分;当喷孔直径增大时,油滴初始湍动能增强,运动发展范围较大,喷油持续期短,后期排放物浓度小;随着喷射夹角增大,缸内燃油与空气混合得更加均匀,燃烧性能进一步提高。