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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn高压缩比天然气发动机爆震模拟及燃烧室#优化1,21,21,2**陈征，肖乃松，刘敬平5（1.汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南长沙，410082；2.湖南大学机械与运载工程学院能源与动力工程系，湖南长沙，410082）摘要：本文利用CFD仿真计算软件FIRE，建立天然气发动机燃烧系统的三维仿真模型来研究高压缩比天然气发动机的燃烧过程及排放性能，对天然气发动机发生爆震的工况进行了模10拟，引入了对爆震工况进行评价的参量─爆震反应速率，可
2、用于判断发生爆震的区域及强度；研究了三种形状燃烧室在爆震工况的燃烧过程，发现高压缩比天然气发动机用敞口燃烧室时挤气面积较小，挤流强度较弱，缸内湍动能较低，燃烧速度慢，降低了缸内最高爆发压力和压力升高率，推迟爆震出现时刻并降低爆震强度，同时天然气发动机的主要污染物NOx排放有所下降。15关键词：天然气发动机，高压缩比，爆震，模拟，燃烧系统优化中图分类号：TK421.2Simulationofknockandcombustionchamberoptimizationinhighcomprssionrati
3、onaturalgasengine1,21,21,220ChenZheng,XiaoNaisong,LiuJingping(1.StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufacturingforVehicleBody,Changsha,410082,China;2.CollegeofMechanicalandVehicleEngineering,HunanUniversity,Changsha,410082,China)Abstract:Thisarticleu
4、sestheCFDsimulationsoftwareFIRE，establishedthe3Dsimulationmodelof25thenaturegasenginecombustionsystemtostudythecombustionprocessandemissionperformanceofnaturegasengineandintroducingtheconceptofknockevaluateparameters–knockreactionrate,whichcanbeusedtoju
5、dgetheknockoccurareaandintensity.Thecombustionprocessofthreekindsofcombustionchambersunderknockconditionwasstudied,researchshowthatthewidemouthcombustionchamberhassmallsquisharea,andthesquishstrengthisweak,whichleadtheturbulent30kineticenergyincylinderw
6、eaker.Besidesthecombustionspeed,themaximumexplosionpressureandtherateofpressurerisearereduced,thetimeofknockisdelayed,andtheknockstrengthisreduced,atthesametime,theNOxemissionsofthemainpollutantsofnaturalgasengineshavedeclined.Keywords:naturalgasengine,
7、highcompressionratio,knock,simulation,combustionchamberoptimization350引言能源与环保一直是世界环境与发展问题的焦点，能源危机和遍布全球的环境污染使得低排放和高效率的内燃机成为主要的研究热点。天然气因其储量丰富，开采成本低廉，完全燃[1-2]烧之后的产物为CO2与水，是一种理想的清洁能源。然而由于天然气本身的理化性质，[3]40使其作为车用燃料时存在一定的缺陷。天然气的热值低于柴油和汽油，单位质量CH4充分燃烧时消耗的空气量多于柴油和
8、汽油，使得相同排量的天然气发动机做功能力低于传统燃油[4-6]车。一些研究者通过研究压缩比对天然气发动机性能影响发现，提高压缩比可以提高发基金项目：国家自然科学基金（51006032）作者简介：陈征（1978-），男，博导，高效低排放发动机燃烧和代用燃料燃烧通信联系人：肖乃松(1993)，男，硕士，高效低排放发动机燃烧和代用燃料燃烧.E-mail:xiaonaisong@126.com-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn动
