小缸徑低速船用柴油機工作過程計算.pdf

1、隨著全球能源危機的逐漸凸顯以及世界環(huán)境的不斷惡化，人們對可持續(xù)化發(fā)展這一問題的關注度不斷提升。船舶柴油機作為全球船舶運行的主要推進動力得到廣泛應用，提高柴油機的可靠性、提升柴油機的熱效率和減少柴油機的排放污染是現(xiàn)階段柴油機研究的熱點問題。
　　國際海事組織（IMO）在Marpol公約附則VI中對船舶NOx的排放進行了嚴格要求，目前船舶柴油機的排放水平處于第二階段，而從2016年1月1日開始，排放控制區(qū)域（ECA）內(nèi)已經(jīng)開始實施三階

2、段的排放要求，這對當前排放控制技術而言是重大考驗。船舶主機在裝船使用前，需要對它的排放性能進行測試認證，試驗有著耗時較長和花費巨大等缺點，通過數(shù)值模擬技術對其進行前期模擬，有著節(jié)約時間和成本等諸多優(yōu)勢。排氣門關閉時刻和噴油策略可以對船舶柴油機NOx排放起到調(diào)節(jié)作用，本文以某小缸徑船用柴油機為研究對象，對其燃燒和排放過程進行數(shù)值模擬。
　　基于AVL-Fire仿真模擬平臺，根據(jù)原機型的實際結(jié)構(gòu)參數(shù)等建立起由排氣門、掃氣口以及氣缸構(gòu)成

3、的完整三維計算模型，三維計算的初始條件和邊界條件由基于Boost的一維仿真模型得到。隨后完成三維計算模型的動態(tài)網(wǎng)格劃分和求解器模塊參數(shù)的設置，并對其進行仿真模擬結(jié)果的驗證和校準。驗證校準的四個工況點為柴油機在按主機運行工況時的測試工況點。
　　在校準完成的模型上，對排氣門延遲關閉時刻和多次噴射策略進行方案設計，研究在參數(shù)調(diào)整時，柴油機工作過程的變化情況，仿真結(jié)果如下：
　?。?）排氣門延遲5°CA關閉時，75％負荷和50%負

4、荷工況下NOx在燃燒時的生成得到抑制，且油耗僅僅有很微小的增加。
　?。?）100%負荷工況下的柴油機在進行預噴時NOx的生成量增加而油耗有所降低，后噴對于NOx的生成影響較小而使得油耗增加。
　?。?）75%負荷工況下的柴油機在進行預噴時NOx的生成量增加且油耗也有增加，后噴對于NOx的生成影響較小而使得油耗增加。而進行預噴-主噴-后噴的三段噴射時，大的預噴油量和后噴油量使得NOx生成量增加，油耗增加，小的預噴油量和后噴油