【摘 要】
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随着船舶发动机排放法规日益严格、能源短缺问题日趋严重，寻找合适的船舶发动机燃料并实现高效清洁燃烧显得尤为重要。天然气是一种储量丰富的清洁燃料，柴油-天然气双燃料技术在船舶发动机上具有广阔的应用前景。根据天然气喷射压力和喷射方式不同，发动机燃用天然气可以分为低压喷射和高压喷射两种模式，其中低压喷射模式相比于高压喷射模式具有排放效果好、结构简单、经济性好的优点而备受关注。因此，本文采用三维数值模拟的方
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随着船舶发动机排放法规日益严格、能源短缺问题日趋严重，寻找合适的船舶发动机燃料并实现高效清洁燃烧显得尤为重要。天然气是一种储量丰富的清洁燃料，柴油-天然气双燃料技术在船舶发动机上具有广阔的应用前景。根据天然气喷射压力和喷射方式不同，发动机燃用天然气可以分为低压喷射和高压喷射两种模式，其中低压喷射模式相比于高压喷射模式具有排放效果好、结构简单、经济性好的优点而备受关注。因此，本文采用三维数值模拟的方法，针对低压喷射柴油-天然气双燃料船用发动机的高效清洁燃烧策略开展研究。
本文基于CONVERGE软件建立了低压喷射天然气双燃料发动机的三维CFD模型，研究了排气阀关闭时刻、废气再循环(EGR)、引燃柴油喷射时刻对缸内燃烧和NOx生成的影响，并分析了多种技术路线耦合对NOx排放和燃料经济性的综合作用。结果表明：排气阀推迟关闭相比于提前关闭降低NOx排放效果更显著；废气再循环是降低NOx排放最有效的措施；推迟引燃柴油喷射时刻可以使主燃烧过程滞后，从而降低NOx排放。推迟喷油耦合废气再循环可以在明显降低NOx的同时保持比较好的燃料经济性。
基于上述研究，以探索船用双燃料高效燃烧策略为目标，进一步研究了高压缩比、引燃柴油喷射参数、天然气喷射持续期对燃烧过程的影响，并对燃料经济性和排放效果进行了综合分析。结果表明：提高压缩比对提高热效率的效果最明显，但受发动机机械强度的限制，本研究压缩比为12.5可以获得最佳的效果；增加引燃柴油质量可以使射流火焰的引燃作用增强，延长射流贯穿距，增加着火点，进而提高热效率，考虑2%是引燃柴油的质量限值，1.5%-2%为本研究最佳的引燃柴油量范围；提高引燃柴油喷射压力有利于改善热效率，但不如增加引燃柴油质量效果明显；引燃柴油喷射角度和天然气喷射持续期对燃烧过程的影响较小。
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