【摘 要】
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天然气以其经济和环境优势成为最有前景的替代燃料。天然气资源丰富,被视为是一种可靠的、可长期供应的燃料。发展天然气发动机,可以减少传统汽油和柴油的使用量,并降低全球C
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天然气以其经济和环境优势成为最有前景的替代燃料。天然气资源丰富,被视为是一种可靠的、可长期供应的燃料。发展天然气发动机,可以减少传统汽油和柴油的使用量,并降低全球CO2排放。为了满足当前以及未来的排放法规要求,并避免爆震燃烧,气体燃料发动机应采用稀薄燃烧策略。但是由于稀薄混合气燃烧速率慢的特点,采用传统开式燃烧室燃烧系统的气体燃料发动机必然会遇到燃烧速率慢、燃烧不稳定、循环波动大、热效率下降、甚至失火等问题。这些问题在大型气体燃料发动机上会更加突出。为了克服这些问题,论文采用预燃室式燃烧系统,以预燃室混合气加浓的方式实现混合气浓度的分区控制,并提高预燃室内的湍流度,从而达到稳定点火并快速传播火焰的目的。论文针对某型号大型气体燃料船用主机的结构特点和运行特点,设计了预燃室式燃烧系统,应用三维CFD软件对该发动机的进气、压缩和燃烧过程进行了三维CFD数值模拟分析。通过数值模拟分析,分析了主燃室和预燃室的流场变化和燃料混合过程,阐述了主燃室、预燃室内的火焰扩展和传播情况,揭示了预燃室火花点火燃烧系统的燃烧特性和点火现象。将模拟的压力、温度、放热率曲线与文献进行对比,验证了模拟结果的准确性和可靠性。以数值模拟分析结果为基础,对加浓喷射策略进行了优化,并对燃烧系统结构提出了优化建议。
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