基于PLIF技术的天然气发动机燃气喷射特性研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于PLIF技术的天然气发动机燃气喷射特性研究硕士研究生：赵纬指导教师：刘友副教授学科、专业：动力工程及工程热物理论文主审人：杨立平副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于PLIF技术的天然气发动机燃气喷射特性研究硕士研究生：赵纬指导教师：刘友副教授学位级别：工学硕士学科、专业：动力工程及工程热物理所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.

2、D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngVisualizationResearchonGasInjectionCharacteristicsofEnginebasedonPLIFCandidate:ZhaoWeiSupervisor:LiuYouAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:PowerEngineeringandEngineeringThermalPhysicsDateofSubmission:Jan,20

3、18DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大

4、学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交

5、有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要随着节能减排的要求越来越高，必须要更深入的了解天然气发动机缸内燃气喷射、混合和燃烧过程，因此，应用激光诊断技术对气体射流的可视化研究逐渐发展起来。激光诊断技术主要有平面激光诱导荧光法、纹影法和阴影法等。燃气的喷射及其与空气的混合被认为是最重要的过程，其中燃气的喷射特性是设计发动机需要考虑的关键性因素之一，其射流发展过程对发动机的工作效率有直接影响，而且在改善发动机的排放性能上也有重要意义。天燃气射流经喷嘴喷出后，与周围空气发生卷吸和掺混作用。发动机缸内燃

6、烧过程非常依赖于燃料与空气的混合气分布，而分布特征与射流特性参数具有直接关系。燃气射流浓度场的定量测量有助于深入了解燃气喷射过程，同时也为进一步研究双燃料发动机的燃烧过程和开展数值模拟工作奠定了基础。本文研究工作基于平面激光诱导荧光PLIF技术，平面激光诱导荧光PLIF是一种非接触式、快速响应和高时空分辨率技术，广泛应用于各种复杂流场。本文选择丙酮作为示踪剂，采用266nm片光作为激发光源，通过CCD相机来记录荧光图像，对不同工况下的天然气射流浓度场进行了二维测量，定量开展天然气浓度场的研究。同时对天然气射流特性进行了一系列的分

7、析，其中包括天然气射流的发展过程和在不同喷射压力、不同喷管结构尺寸和不同燃气温度下的射流特性，从而得出了天然气射流在不同喷射条件下的发展规律。应用激光诱导荧光技术定量研究不同条件下的天然气射流的贯穿距、锥角等特性参数。结果显示，随着喷射压力的增加，贯穿距和锥角有增加的趋势。燃气出口浓度会增加，远场浓度变化不大。随着喷孔直径的增加，贯穿距和锥角也会增大，燃气喷射质量增大，燃气浓度增加。燃气温度增加会使得燃气喷射质量下降，相同条件下燃气浓度会下降，因此在高温喷射条件下，需要增加喷射压力来提高喷气质量。关键词：天然气发动机；平面激光诱

8、导荧光；燃气喷射；浓度场；宏观特性；IIIAbstractWiththerequirementofenergyconservationandemissionsreductionismoreandmorehigh,wemustgodeeperintothegasi