燃气喷射和燃烧室形状对稀燃天然气发动机燃烧影响研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文燃气喷射和燃烧室形状对稀燃天然气发动机燃烧影响研究硕士研究生：楚仕超指导教师：宋恩哲研究员学科、专业：轮机工程论文主审人：范立云教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文燃气喷射和燃烧室形状对稀燃天然气发动机燃烧影响研究硕士研究生：楚仕超指导教师：宋恩哲研究员学位级别：工学硕士工程领域：轮机工程所在单位：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.D.C:AD

2、issertationfortheDegreeofM.EngEffectsofNaturalGasInjectionandCombustionChamberGeometryonCombustionCharacteristicsofLean-BurnNaturalGasEngineCandidate:ChuShichaoSupervisor:Prof.SongEnzheAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MarineEngineeringDateofSubmi

3、ssion:January,2018DateofOralExamination:March,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

4、者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大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

5、个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日燃气喷射和燃烧室形状对稀燃天然气发动机燃烧影响研究摘要能源的大量消耗和环境的严重污染，迫使人们加快了对新能源开发的步伐。天然气作为一种储量丰富、燃烧清洁的燃料，很快成为当前多个行业的主要替代能源，这也推动了天然气发动机的快速发展。而天然气发动机的燃烧特性决定着发动机的动力性、经济性和排放性，因此对其进行深入的研究是非常有必要的。本文利用由2135G柴油机开发而来的多点喷射式天然气发动机，通过试验和三维CFD仿真技术结合的方

6、法，在25%负荷和75%负荷工况点下分别研究了四种不同喷气规律对该发动机稀薄燃烧特性的影响。研究表明，对于较低负荷25%负荷工况时，适当地减小喷气压力和增加喷气持续期有利于发动机动力性和经济性的提高，四个喷气规律中3#喷气规律（3.8bar,13.55ms）在点火时刻时缸内形成较大的上浓下稀的可燃混合气分层梯度，并且其在燃烧过程中缸内产生较广的高火焰面密度区分布，燃料燃烧速率较快，燃烧持续期也最短。而较高负荷75%负荷工况时，适当地增大喷气压力和缩短喷气持续期能够有利于提高燃料利用率和发动机热效率，四个喷气规律中7#喷气规律（7

7、.9bar,12.5ms）点火时刻时缸内点火位置周围形成更加均匀且较浓的可燃混合气分层，减小了由于可燃混合气只分布在火花塞一侧而带来的对火焰传播速率的影响，加快其燃料燃烧速率，有效地缩短了滞燃期和后燃期。本文在原机燃烧室的基础上设计了三种新的燃烧室形状，研究了在25%负荷下不同燃烧室形状对燃烧特性的影响。通过对1#平底型燃烧室、2#低ω型燃烧室和3#高ω型燃烧室进行对比，其中2#低ω型燃烧室内的燃烧效果较好，说明适当提高燃烧室底部凸起高度，有利于增加点火时刻时缸内上浓下稀的燃料浓度分层梯度，能够有效地缩短燃烧持续期，而燃烧室底部

8、凸起过高，能够抑制火焰的快速传播。2#低ω型燃烧室与4#圆底型燃烧室相比，4#燃烧室内的高火焰面密度区较大，火焰传播速度更快，燃烧持续期更短，这说明增加火花塞与对侧燃烧室底部的距离更有利于燃烧的快速进行。关键词：天然气发动机，喷气压力，喷气持续期，燃烧室形状，燃