喷油嘴设计参数对双燃料发动机燃烧过程影响的数值模拟研究

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1、分类号：ＴＫ４３１单位代码：１０１８３研究生学号：２０１５４２２１３６密级：公开吉林大学硕士学位论文学术学位（）喷油嘴设计参数对双燃料发动机燃烧过程影响的数值模拟研究ＴｈｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｂｏｕｔＥｆｆｅｃｔｏｆＤｅｓｉｇｎＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＮｏｚｚｌｅｉｎａＤｕａｌＦｕｅｌＥｎｇｉｎｅ作者姓名：张超专业：动力工程及工程热物理研究方向：内燃机公害与控制指导教师：朱昌吉教授培养单位：汽车工程学院２０１８年６月—————————————————————喷油嘴设计参数

2、对双燃料发动机燃烧过程影响的数值模拟研究—————————————————————TheSimulationInvestigationaboutEffectofDesignParametersofNozzleinaDualFuelEngine作者姓名：张超专业名称：动力工程及工程热物理指导教师：朱昌吉教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年6月2日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制ｖ修改、发行、出租Ｖ改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担

3、侵权的法律责任。吉林大学博士或硕士）学位论文原创性声明（，本人郑重声明：所呈交学位论文是本人在指导教师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作。品成果对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中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。学位论文作者签名：ｍ曰期：年＆月１曰摘要喷油嘴设计参数对双燃料发动机燃烧过程影响的数值模拟研究天然气具有储量丰富及燃烧排放污染少等特点，为改善我国能源结构和治理大气污染具有重要意义，柴油/天然气双燃料发动机为天然气利

4、用的一种形式。柴油/天然气发动机在小负荷时存在碳氢排放高、热效率低等问题，通过改变喷油压力、喷油时刻、空燃比、天然气能量替代率等措施可有效降低碳氢排放，提高发动机热效率，其中改变喷油时刻及喷油压力影响着火前柴油在缸内分布及雾化蒸发效果，喷油器喷嘴设计参数也将直接影响缸内柴油分布及雾化蒸发，本文利用数值模拟平台研究高天然气替代率、小负荷低转速条件下，不同喷油时刻、压力及改变喷嘴设计参数对双燃料发动机性能影响的规律，改变喷嘴设计参数包括改变喷孔锥角、孔径及孔数。研究表明，在一定范围内提前喷油则缸压峰值提升，放热率形状由双峰变为单峰，燃烧末期未燃天然气减少，着火前柴油在缸内由团状分布变为环

5、状分布且逐渐远离气缸轴线。大幅提前喷油条件下，适当提高喷油压力，柴油着火前在缸内由团状分布变为环状分布，且柴油贯穿距离增加，放热率峰值升高，燃烧速率加快，缸压峰值上升；喷油压力过高，则一部分柴油落至活塞顶部，燃烧始点及重心后移，最大缸压下降。不同喷油压力下改变喷孔锥角、孔径及孔数，有以下结论：(1)对比四组不同的两层喷孔锥角，40MPa喷油压力下，放热率均为单峰结构，原喷油器152°及160°喷孔锥角的缸压峰值较高，CA50靠前，燃烧持续期短。70MPa喷油压力下，随喷孔锥角的减小放热率由单峰变为双峰，仅120°喷孔锥角的缸压峰值较低，其他三组缸压峰值较高且相差较小，160°及152

6、°喷孔锥角的CA50靠前，燃烧持续期短，天然气燃烧速率快。100MPa喷油压力下，放热率均为单峰结构，120°喷孔锥角的缸压峰值最高，CA50靠前且燃烧持续期短。40及70MPa喷油压力下应选用较大喷孔锥角如152°及160°，100MPa喷油压力下应选用较小喷孔锥角如120°。(2)三组喷油压力下：对比四组不同的下层喷孔锥角，放热率为单峰结构，缸压峰值、CA50及燃烧持续期相差极小；对比三组不同的喷孔孔径，放热率均为单峰结构，CA50相差较小，小喷孔孔径的缸压峰值较高，燃烧持续期较短。三组喷油压力下仅改变下层喷孔锥角对发动机燃烧无明显影响，选用小喷孔孔径如0.127mm的燃烧效果较

7、好。(3)40及70MPa喷油压力下，对比三组不同喷孔孔数，8孔及10孔的放热率呈单峰结构，缸压峰值较高且CA50靠前，而16孔的放热率呈双峰结构。100MPaI喷油压力下，三组不同孔数的放热率均为单峰结构，且缸压峰值相差较小，其中8孔的缸压峰值最高，CA50靠前，燃烧持续期最长。三组喷油压力下8孔及10孔的燃烧效果较好，除100MPa喷油压力外，增加较多喷孔孔数则天然气燃烧速率减慢。(4)着火前大部分引燃柴油均匀分布于燃烧室凹坑与活塞顶交界处附近时，缸压