基于一维/三维模型耦合的富氧燃烧天然气发动机数值模拟

【摘要】：以某1.0L3缸汽油机为基础,利用GT-Power与Converge建立了天然气发动机耦合仿真模型,并利用原机试验数据对模型进行了验证,研究了进气富氧与EGR对天然气发动机性能的影响特性,对利用进气富氧与EGR改善天然气发动机的性能进行了探讨。结果表明,随进气氧气体积分数提高,天然气发动机平均有效压力显著提高,最大可提高22.8%(氧体积分数为28%时);同时缸内温度和NOx排放升高,排气与传热的能量损失增加,燃气消耗率略有升高。加入EGR可以降低富氧燃烧下天然气发动机燃气消耗率,随着EGR率增加,燃气消耗率主要呈先减小后增加趋势;且随进气氧浓度提高,各浓度下最低燃气消耗率对应的EGR率逐渐提高;NOx排放随EGR率增加而逐渐降低,在进气氧体积分数为23%,25%,27%,29%时,EGR率分别为10%,15%,20%,25%即可将NOx排放降到原机水平;利用进气富氧与EGR可以有效地改善天然气发动机动力不足与NOx排放高的状况。 【作者单位】： 上海交通大学机械与动力工程学院;上海空间电源研究所;
【关键词】： 天然气发动机 富氧燃烧 废气再循环 数值模拟
【基金】：上海航天技术研究院-上海交大航天先进技术联合研究中心资助项目(USCAST2013-32)
【分类号】：TK401
【正文快照】： 天然气作为传统发动机的替代燃料有着许多优点:资源丰富,价格低廉,燃烧产生的有害排放低,二氧化碳排放低,辛烷值高等。但天然气发动机同样存在不足,相比于汽油机,天然气发动机由于容积效率低、缸内火焰速度慢等因素,其动力输出相比同条件下汽油机明显降低[1],而且具有较严重的

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