缸内直喷低热值气体燃料发动机的掺氢性能仿真与试验研究

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1、劣拿京交硕士学位论文缸内直喷低热值气体燃料发动机的掺氢性能仿真与试验研究NumericalSimulationandExperimentalStudyofCombustionCharacteristicsofaDirectInjectionEngineFueledwithLowHeatingValueGas—·HydrogenBlends作者：石滨导师：郭林福北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或

2、部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：石摈签字日期：加l牛年弓月l占日聊虢奄糯签字日期：乃＼‘阵)月＼为日中图分类号：TK431UDC：学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文缸内直喷低热值气体燃料发动机的掺氢性能仿真与试验研究NumericalSimulationandExperimentalStudyofCombust

3、ionCharacteristicsofaDirectInjectionEngineFueledwithLowHeatingValueGas—HydrogenBlends作者姓名：石滨导师姓名：郭林福学位类别：工学学科专业：动力机械及工程学号：11121519职称：副教授学位级别：硕士研究方向：气体发动机燃烧北京交通大学2014年3月致谢论文即将付梓，心情却显得有些复杂，感慨两年半以来走过的艰难曲折，有汗水也有笑声。研究生的学习和成长是我人生中浓墨重彩的一部分，难忘校园里的一草一木，难忘学习中的点点滴滴，在即

4、将结束学生生涯的此刻，略表自己的一些心声。跟随导师郭林福副教授攻读硕士学位两年半有余，导师对我学习、工作、生活各方面都给予了无微不至的关怀和帮助。其渊博的知识、严谨的治学态度、科学的研究方法、敏锐的学术洞察力、勤奋工作的敬业精神、乐观的生活态度、幽默的举止谈吐、豁达开朗的性格将使我终身受益。古人云“先生之风，山高水长’’，这在导师身上体现的淋漓尽致。感谢张欣教授在论文工作过程中提供的帮助，张教授严谨的科研态度、朴实无华的人格魅力深深感染着我，在此表示衷心的感谢。感谢刘建华高工在试验过程中的指导，刘老师专业的职

5、业技能、直爽的性格让我受益良多。感谢实验室师兄许健博士是我的榜样和楷模，师兄在学术上大公无私，将自己所掌握的知识慷慨讲解并倾囊相授，在做人做事上亦有许多闪光点。不管是在在学习还是生活中都给予了我诸多照顾，对于这份同门情、兄弟谊，我将倍加珍惜，永记心里。感谢赵万枫、李显阳、绳辰、袁小飞、姚放、席利贺、郭昂等同学在我研究生期间的帮助和交流，寒窗情谊，无比珍贵，只怨相逢相送太匆匆，明日月圆相聚中。感谢和我一起成长的老同学和老朋友，碧海青天有你在，深情厚谊伴我行。感谢我的家人对我默默的付出，正是因为有他们的关心、支持

6、、鼓励才有我现在的成绩。寸草春晖，永记心中。最后，感谢答辩专家的宝贵意见，这是我进一步认识和完善论文的契机。中文摘要由于环境污染和能源短缺，气体燃料发动机受到了国内外学者的广泛关注，低热值混合气体燃料正成为世界各国政府及高校研究单位关注的焦点，但国内对于缸内直喷低热值气体燃料发动机的工作还处于起步阶段。为了掌握缸内直喷低热值气体燃料发动机掺氢燃烧性能，本次研究以ZSll00M型柴油机改装而成的气体燃料发动机为研究样机，对该类机型的缸内直喷低热值气体燃料掺氢的燃烧特性进行系统分析，为低热值气体燃料发动机的研制提

7、供相应的控制策略和科学依据。根据改装后的气体发动机结构，确定了该气体发动机的几何模型、湍流模型、燃烧模型等以及相应的边界条件和初始条件。通过将数值计算结果与试验结果的对比分析，明确了计算结果的可信性。论文开展了点火时刻和喷射相位对缸内直喷低热值气体燃料发动机掺氢燃烧特性影响的数值模拟，对缸内压力、温度场、NOx浓度场进行了分析。总结研究结果，低热值气体燃料掺氢燃烧后，点火时刻和喷射相位对发动机燃烧特性的影响方面呈现了一定的特点和规律。本文进行了过量空气系数、点火时刻和喷射相位对缸内直喷低热值气体燃料发动机掺氢

8、燃烧特性影响的试验研究，对缸内平均压力、扭矩、放热率、HC排放、CO排放、NOx排放、燃气消耗率和热效率等进行了分析。结果表明，合适点火时刻和燃气喷射时刻下，掺氢10％有利于提高发动机动力性和经济性，但对NOx排放不利。同时，研究发现不同掺氮比燃气对负荷特性的影响不同，对不同负荷区域的影响也不同。关键词：气体发动机；缸内直喷；氢气；低热值气体燃料；模拟；试验分类号：TK431ABSTRACTABST