大缸径预混气体机燃烧过程仿真研究.pdf

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1、第4期2017年8月内燃机InternalCombustionEnginesNo．4Aug．2017大缸径预混气体机燃烧过程仿真研究陈荣祥1。刘世通2，高杰2，张强1(1．山东大学能源与动力工程学院，山东济南250061；2．潍柴西港新能源动力有限公司，山东潍坊261061)摘要：采用发动机缸内CFD专业分析软件Converge对某大缸径预混燃烧天然气发动机工作过程中缸内三维流动、气体混合以及燃烧过程进行仿真计算。通过与试验结果中缸压曲线以及放热率曲线的对比，验证本次三维仿真计算模型的合理性和准确性；通过本次计算得到了大缸径天然气发动机流场分布的详细信息，

2、为后续的发动机机型优化奠定了一定的基础，并且为疲劳强度和温度场的计算提供热力学边界条件。分析结果表明，我们的研究对象某预混气体机的预燃室内在点火前可以形成均匀的甲烷质量分数约为3．5％的混合气，并且可以稳定点火，借助预燃室喷孔形成火焰射流点燃主燃室混合气使燃烧扩散至整个气缸。关键词：天然气发动机；预混；流动；燃烧中图分类号：TK431文献标识码：B文章编号：1000—6494(2017)04—0030—04SimulationStudyofCombustionProcessofLarge-borePremixedGasEngineCHENRongxian9

3、1，LIUShiton92，GAOJie2，ZHANGQiang‘(1．SchoolofEnergyandPowerEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061；2．WeichaiWestPortINC．，Weifang261061)Abstract：3Dflow，gasmixandcombustionsimulationofalargediameterpremixednaturalgasenginewasappliedwiththeenginecylinderCFDanalysissoftwareConverge．

4、Therationalityandaccuracyofthe3Dsimulationmodelwasvalidatedbycomparingwithcylinderpressurecurveandheatreleaserateofthetestresults．Thendetailedinformationofflowfielddistributioninlargeborenaturalgasenginewasstudied，whichlaidthefoundationforthesubsequentoptimizationandprovidedthermo

5、dynamicboundaryconditionstothecalculationoffatiguestrengthtemperaturefield．Resultsshowthatthepre-chamberofthepremixedgasenginecarlformuniformmixtureofmethanemassfractionofabout3．5％．anditcanbestableignition．Thenwiththehelpoftheholeofpre—chamber，theflamechangeintoflamejettoignitemai

6、ncombustionchambermixturetomakeburningspreadtothewholecylinder．Keywords：naturalgasengine；premixed；flow；combustion0前言近年来，大气环境污染和石油资源紧缺问题日益严重，这对内燃机行业的持续发展形成了一大障碍，而且随着近几年排放法规的逐渐严格，传统化石燃料的发动机需要更多的技术支持才能达到现要求的排放标准。但是天然气作为一种清洁代用燃料，燃烧产物只有H：O和CO：，可以在更小经济和技术成本的基础上满足现在的排放法规。我国作为作者简介：陈荣祥(199

7、2一)，男，山东青州人，硕士，研究生，主要从事气体机性能优化。收稿日期：2017—03—15一个能源消耗大国，石油资源主要依靠大量进口维持，这在一定程度上对我国的能源安全形成了一大隐患“1，而我国本身具有储量十分丰富的天然气，所以在我国研究发展天然气发动机具有一定的现实意义。在推广和发展天然气发动机的过程中，对其燃烧过程的研究优化十分关键。天然气具有较高的活化能，火焰传播速度比较慢，传播速度慢导致了燃烧时间的增加Ⅲ，尤其是对于大缸径的天然气发动机而言，其本身不容易组织较强的缸内涡流运动来加速燃烧，而且火焰需要传播的距离较长，所以仅依靠加强湍流运动难以实现大

8、缸径天然气发动机第4期陈荣祥，等：大缸径预混气体机燃烧过程仿真研究