天然气发动机系统优化设计--聚文网

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编辑推荐

1. 本书基于天然气作为发动机的代用燃料的巨大应用潜力； 2. 主要针对柴油机改装天然气发动机时遇到的问题进行介绍； 3. 采用试验与计算流体力学（CFD）研究相结合的方法； 4. 实用性较强，每一章在理论和方法介绍的同时，都还配有相应的案例分析； 5. 内容全面，从数值计算，到燃烧室、配气机构、进气道，再到具体的稀燃点燃式天然气发动机； 6. 图文并茂、数据翔实，书中配有彩色试验图片。

内容简介

天然气作为世界上继煤和石油之后的第三大能源，以其资源丰富、价格低廉及排放污染低的突出优点被认为是很有发展前途的发动机代用燃料。本著作主要以开发一款应用于城市公交客车的低排放中重型车用单一燃料天然气发动机为例，通过理论分析、数值计算与试验研究相结合的手段，对天然气发动机系统优化设计进行详细的研究分析。全书共分7章，内容包括天然气物性介绍及天然气发动机分类、数值计算模型及计算方法、燃烧室优化设计、配气机构的改进设计、进气道优化设计以及稀燃点燃式天然气发动机的案例分析。
本书可供高等院校机械、能源及动力等专业的本科生、研究生，相关领域研究人员和工程技术人员阅读和参考。

作者简介

无

第1章绪论/1
1.1天然气在能源结构中的地位和物化特性2
1.1.1天然气在能源结构中的地位2
1.1.2天然气的物化特性2
1.2天然气发动机的发展历程及前景4
1.2.1天然气发动机的发展历程4
1.2.2天然气发动机的发展前景5
1.3天然气发动机国内外研究状况6
1.3.1压缩天然气发动机的分类6
1.3.2两用燃料天然气发动机7
1.3.3双燃料天然气发动机8
1.3.4单燃料天然气发动机10
1.3.5天然气发动机稀燃技术19
1.4CFD在发动机研究中的应用24
1.4.1应用于内燃机工作过程的多维数值模拟软件25
1.4.2内燃机燃烧过程数值模拟研究26
1.4.3内燃机进气过程多维数值模拟研究27

第2章数值计算模型、计算方法与网格生成/30
2.1湍流流动模型31
2.1.1流动控制方程31
2.1.2流动控制方程的时均化32
2.1.3湍流模型34
2.2化学反应动力学机理及燃烧模型36
2.2.1化学反应动力学机理及天然气的化学反应动力学过程36
2.2.2涡破碎模型38
2.2.3涡耗散模型38
2.2.4特征时间模型39
2.2.5概率密度函数方法39
2.2.6湍流火焰速度封闭模型40
2.2.7相干火焰模型40
2.3排放模型41
2.3.1氮氧化物的生成机理41
2.3.2影响氮氧化物生成的主要因素42
2.4数值计算方法43
2.4.1有限容积法43
2.4.2任意拉格朗日法44
2.5网格生成45
2.5.1网格类型45
2.5.2网格生成过程与网格划分的要求46

第3章燃烧室优化设计及案例分析/47
3.1燃烧室设计条件47
3.1.1原型发动机的主要参数47
3.1.2新开发天然气发动机的目标及要求48
3.2燃烧室结构优化设计48
3.2.1几何模型的建立49
3.2.2计算模型与计算网格的划分49
3.2.3计算对象结构参数及运行参数50
3.2.4模型可行性验证51
3.2.5天然气发动机的火花点火及火焰传播过程52
3.2.6燃烧室形状对燃烧过程的影响54
3.2.7火花塞位置对燃烧过程影响的数值计算63
3.3优化后燃烧室的试验验证及分析67
3.3.1试验装置与试验方法67
3.3.2不同燃烧室形状的燃烧特性分析68

第4章配气机构的改进设计及案例分析/71
4.1配气机构设计原则及方法71
4.2配气相位及凸轮型线的设计72
4.2.1配气相位的设计72
4.2.2凸轮型线的设计72
4.3配气机构设计方案的评价及选择75
4.3.1一维计算模型的建立76
4.3.2计算模型验证76
4.3.3不同计算方案的评价及选择分析76
4.4配气机构对燃烧过程的影响研究79
4.4.1燃烧特性分析81
4.4.2排放分析87

第5章进气道的优化设计及案例分析/91
5.1进气道的流通特性及相关参数91
5.1.1进气道的流通特性评价参数91
5.1.2进气道调整结构参数的确定92
5.2原机进气道CFD分析研究93
5.2.1几何建模94
5.2.2网格生成94
5.2.3计算模型与边界设置95
5.2.4计算结果及分析96
5.3不同气道形状CAD设计及CFD计算101
5.3.1不同气道形状的设计101
5.3.2不同气道形状的稳态计算结果及分析102
5.4气道形状对缸内气体流动与燃烧过程影响的研究107
5.4.1计算模型及边界条件107
5.4.2气道形状对进气和燃烧过程影响的研究108
5.5安装不同缸盖时的外特性试验研究118

第6章优化设计案例：稀燃点燃式天然气发动机/121
6.1空燃比与点火系统控制研究121
6.1.1火花点火发动机控制系统的工作原理121
6.1.2空气流量的计算与控制121
6.1.3燃料流量的计算与控制122
6.1.4空燃比控制分类123
6.1.5空燃比控制的实施124
6.1.6点火控制策略的研究与设计125
6.1.7点燃式天然气发动机的控制系统126
6.2运行参数对稀燃天然气发动机性能的影响127
6.2.1点火提前角和过量空气系数对燃烧过程的影响127
6.2.2点火提前角和过量空气系数对排温的影响133
6.2.3点火提前角与过量空气系数对发动机动力性、经济性和排放的影响134
6.3发动机的ETC试验136
6.3.1排放法规136
6.3.2试验原理137
6.3.3试验方法及过程137
6.3.4试验结果138

第7章总结及展望/141
7.1本书的主要工作141
7.2工作展望143

参考文献/144

天然气发动机系统优化设计

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