Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Тепловые двигатели

Диссертационная работа:

Шибанов Антон Владимирович. Влияние конструктивных и регулировочных факторов на образование вредных веществ в быстроходном дизеле, конвертированного на природный газ : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.02 Москва, 2007 145 с., Библиогр.: с. 132-145 РГБ ОД, 61:07-5/4297

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ИНДЕКСОВ 5

ВВЕДЕНИЕ 8

ГЛАВА 1. РАСЧЕТНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, РАБОТАЮЩИХ НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ 12

1.1. Современное состояние и перспективы развития газовых двигателей 12

1.2. Численные методы исследования локальных нестационарных параметров в цилиндре газовых двигателей 15

1.2.1. Краткая характеристика математических моделей для расчета локальных параметров в цилиндре газовых двигателей 15

1.3. Экспериментальные методы исследования локальных нестационарных параметров в цилиндре газовых двигателей 19

1.3.1. Метод оптического индицирования 19

1.4. Особенности рабочего процесса поршневых газовых двигателей 24

1.4.1. Особенности рабочего процесса газодизеля 24

1.4.2. Особенности рабочего процесса газового искрового двигателя 27

1.4.3. Влияние формы камеры сгорания на рабочий процесс газового ДВС 30

1.5. Выводы по главе I. Цель и задачи исследования 38

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРЕХМЕРНОГО НЕСТАЦИОНАРНОГО ДВИЖЕНИЯ И ТУРБУЛЕНТНОГО ГОРЕНИЯ В ЦИЛИНДРЕ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ 42

2.1. Создание сетки контрольных объемов 42

2.2. Трехмерная модель турбулентного переноса в цилиндре двигателя 49

2.3. Применение k-є модели турбулентности для определения коэффициента турбулентного обмена 51

2.4. Краткое описание алгоритма SIMPLE 54

2.5. Модель турбулентного сгорания Магнуссена- Хьертагера 54

2.6. Модель образования NOx на основе расширенного механизма Зельдовича 56

2.7. Верификация математической модели 59

2.8. Выводы по главе 2 62

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА БЫСТРОХОДНОГО ДИЗЕЛЯ, КОНВЕРТИРОВАННОГО НА ПРИРОДНЫЙ ГАЗ 64

3.1. Краткая характеристика конвертированного на природный газ дизеля КамАЗ-740.13 .Г-260 и его базового варианта КамАЗ-740.13-240 64

3.2. Принципиальная схема и краткое описание работы экспериментальной установки для исследования рабочего процесса газового двигателя 67

3.3. Индицирование газового двигателя 71

3.4. Экспериментальные значения скорости тепловыделения 78

3.5. Выводы по главе 3 84

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕГУЛИРОВАННЫХ ПАРАМЕТРОВ НА ЭФФЕКТИВНЫЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ БЫСТРОХОДНОГО ДИЗЕЛЯ, КОНВЕРТИРОВАННОГО НА ПРИРОДНЫЙ ГАЗ 87

4.1. Влияние формы камеры сгорания на нестационарные осредненные параметры рабочего процесса газового двигателя 87

4.2. Влияние формы камеры сгорания газового двигателя на изменение локальных нестационарных параметров рабочего процесса 98

4.3. Влияние угла опережения зажигания на эффективные и экологические показатели газового двигателя 108

4.4 Численный анализ влияния интенсивности вихревого движения заряда на интегральные и локальные параметры рабочего процесса 113

4.5. Выводы по главе 4 125

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ 127

ЛИТЕРАТУРА 132 

Введение к работе:

Топливно-энергетическая и экологическая ситуация, складывающаяся в мире, свидетельствует о том, что природный газ, используемый в качестве моторного топлива, является реальной альтернативой жидким углеводородным топливам. В условиях конвертации находящихся в эксплуатации двигателей внутреннего сгорания для работы на природном газе, т.е. для так называемого вторичного рынка газоиспользующей техники, выбор способа организации рабочего процесса ограничивается технологическими возможностями ремонтных подразделений транспортных предприятий. Поэтому самым распространенным является увеличение камеры сгорания под степень сжатия, исключающую появление детонации в цилиндре двигателя, с последующей организацией процессов подачи и воспламенения топливно-воздушной смеси. Особое внимание следует уделять влиянию формы камеры сгорания, интенсивности вихревого движения заряда и угла опережения зажигания на скорость распространения фронта пламени и скорость выгорания топлива, возникновению вредных компонентов в процессе окисления метана, интенсивности турбулентности и локальных значений турбулентной кинетической энергии, тепловых потерь в стенки камеры сгорания. По характеру протекания этих физических процессов, дизель, конвертируемый на природный газ, значительно отличается от базового двигателя.

В настоящее время особое значение при конвертировании серийных двигателей на природный газ приобретает математическое моделирование процессов смесеобразования и сгорания в цилиндре двигателя ещё на стадии разработки проекта перевода на природный газ, что должно обеспечить сокращение времени и материальных затрат на экспериментальную доводку.

Очевидно, что конвертирование серийных дизелей на природный газ и обеспечение приемлемых эффективных и экологических показателей, является одной из актуальных задач современного двигателестроения.

Цель работы. Исследование возможности улучшения экологических характеристик быстроходного дизеля, конвертированного в газовый двигатель с искровым зажиганием.

Задачи работы.

1. Проведение экспериментальных исследований рабочего процесса быстроходного дизеля, конвертированного в газовый двигатель с искровым зажиганием, в лабораторных условиях;

2. Разработка и верификация математической модели трехмерного турбулентного переноса и горения в цилиндре газового двигателя с использованием результатов эксперимента;

3. Исследование влияния конструктивных (форма камеры сгорания, интенсивность вихревого движения заряда) и регулировочных (угол опережения зажигания) параметров на экологические показатели (NOx) газового двигателя.

Научная новизна работы. Исследованы влияния конструктивных (формы камеры сгорания, интенсивность вихревого движения заряда) и регулировочных (угол опережения зажигания) факторов в быстроходном дизеле, конвертированном на природный газ, на образование оксидов азота с учетом нестационарного трехмерного движения и турбулентного сгорания в цилиндре.

Достоверность и обоснованность научных положений определяются: -использованием фундаментальных законов и уравнений теплофизики, газодинамики и физической химии с соответствующими граничными условиями, современных численных методов реализации математических моделей;

- применением достоверных опытных данных по исследованию рабочего процесса газового двигателя с искровым зажиганием, полученных во ВНИИГАЗе и в МГТУ им. Н.Э. Баумана при непосредственном участии автора.

Использованием известных экспериментальных данных по внутрицилиндровым процессам газовых двигателей, полученных во ВНИИГАЗе, МАДИ, на фирмах MAN, Volvo и др.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

- Разработанные метод и алгоритм позволяют прогнозировать эффективные и экологические показатели дизеля при его конвертировании в газовый двигатель с искровым зажиганием;

- Определены значения конструктивных и регулировочных параметров, обеспечивающих снижение содержания оксидов азота в продуктах сгорания газового двигателя КамАЗ-740.13 .Г-260;

Апробация работы. По основным разделам диссертационной работы были сделаны доклады на:

• Международном симпозиуме "Образование через науку", посвященном 175-летию МГТУ им Н.Э. Баумана, Москва, МГТУ им Н.Э. Баумана, май. 2005г.;

• Научный семинар "Проблемы моделирования процессов горения"(под рук. чл-корр. РАН Ю.В. Полежаева и д.ф.-м. наук, проф. СМ. Фролова), Москва, Институт химической физики им Н.Н. Семенова РАН, октябрь 2005 г.;

• Четвертой Российской Национальной Конференции по Теплообмену, Москва, МЭИ, октябрь 2006г.;

• Научно-технической конференции «3-й Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе», январь 2007.Г., Москва, МАДИ.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 8 работ.

Объем работы. Диссертационная работа содержит 145 страницы машинописного текста, 51 рисунок, 5 таблиц, состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы из 118 наименований (42 из них на иностранном языке).

Автор считает своим долгом благодарностью вспомнить ведущего научного сотрудника лаборатории "Газовой автотракторной техники", ООО "ВНИИГАЗ" покойного кандидата технических наук И.Г. Багдасарова, помогавшего в подготовке и проведении экспериментальной части работы;

Автор выражает свою искреннюю благодарность:

• Научному руководителю профессору Р.З. Кавтарадзе за всестороннюю помощь и поддержку во время работы над диссертацией;

• Начальнику отдела "Использование газа на транспорте" 000 "ВНИИГАЗ" кандидату технических наук А.И. Гайворонскому за плодотворное обсуждение ряда вопросов, затронутых в диссертации;

• Коллективу кафедры «Поршневые двигатели» (Э-2) МГТУ им. Н.Э. Баумана и её руководителю профессору Н.А. Иващенко за творческую атмосферу.

Подобные работы
Кульчицкий Алексей Рэмович
Исследование процессов образования и разработка методов снижения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей внедорожных машин
Кривяков Сергей Васильевич
Многопараметровая оптимизация рабочего процесса дизеля по расходу топлива и выбросам вредных веществ с отработавшими газами
Альхассанат Раед
Расчетно-экспериментальное исследование влияния металлосодержащих антидымных присадок в топливо на рабочий процесс и выбросы твердых частиц с отработавшими газами дизеля
Яковлев Вадим Вячеславович
Снижение содержания твердых частиц в отработавших газах дизеля
Пугач Роман Александрович
Дезактивация каталитических блоков нейтрализаторов отработавших газов дизелей и определение сроков их регенерации
Эль Фатих Хасан Бабикер
Экспресс-диагностика концентрации двуокиси азота отработавших газов дизелей методом двухлучевой лазерной спектроскопии
Лопатин Олег Петрович
Снижение содержания оксидов азота в отработавших газах тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 (Д-240) при работе на природном газе путем применения рециркуляции отработавших газов
Бунова Елена Вячеславовна
Снижение сажесодержания в отработавших газах тракторного дизеля за счет улучшения условий смесеобразования и сгорания
Вылегжанин Павел Николаевич
Снижение дымности отработавших газов тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 путем применения природного газа
Краснов Артем Михайлович
Повышение эффективности стационарных дизель-энергетических установок за счет использования теплоты отработавших газов для обеспечения дизелей топливом

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net