基于示功图的船用柴油机燃烧过程的研究

论文摘要

柴油机以其功率覆盖面大,热效率高,可靠性好等特点,被广泛应用于国民经济的各个领域,特别是在大型航运船舶上更是占据主要地位。对于柴油机来说,燃烧过程直接关系到柴油机的动力性和经济性,所以改善和诊断柴油机燃烧过程一直是柴油机研究工作者所关注的问题。随着电子计算机和数据处理系统在内燃机研究中的应用,使得数值计算和实验研究一起,有力地推动着内燃机的研究和发展。本文建立了利用示功图计算燃烧放热率的数学、物理模型,应用Visual Basic 6.0程序编辑软件编辑了燃烧放热率的计算程序界面,并开发了简单、实用的数据分析功能。在计算过程中,论述了光顺处理的必要性,并对比了示功图在进行光顺处理和未进行光顺处理的燃烧放热率的计算结果,利用未经光顺处理的示功图上压力数据计算出来的燃烧放热率曲线振荡严重,不利于分析燃烧过程。在传热过程的计算中,介绍了四种经典的计算传热系数的经验公式,计算了不同传热模型对燃烧放热率计算结果的影响,结果发现传热量对燃烧放热率的影响很小。在上止点的修正中,介绍了两种上止点修正方法,按照上止点修正理论编辑了上止点修正的程序块,并对四冲程柴油机实测倒拖示功图进行了上止点修正。结果发现,随着转速的升高,漏泄及传热损失减小,热力损失角也随之减小。最后基于二冲程柴油机实测示功图进行了燃烧放热率的计算,并对主要燃烧参数的计算结果进行了分析讨论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 内燃机的研究现状及发展方向
• 1.1.1 内燃机数值计算的应用
• 1.1.2 内燃机燃烧模型的发展
• 1.1.3 基于示功图的燃烧过程数值计算研究现状与发展
• 1.2 编程语言简介
• 1.3 本课题研究的意义及内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 燃烧过程数值计算的理论基础
• 2.1 柴油机缸内热力过程计算的基本假设
• 2.2 内能变化
• 2.2.1 工质数量及成分组成
• 2.2.2 比热
• 2.3 传热计算
• 2.3.1 传热系数的经验公式
• 2.3.2 传热系数对燃烧放热率的影响
• 2.4 气缸的工作容积
• 2.5 本章小结
• 第3章 示功图的测录及数据处理
• 3.1 示功图的测录
• 3.2 示功图的数据处理
• 3.2.1 压力读数的平均化处理
• 3.2.2 示功图的光顺处理
• 3.3 上止点的修正
• 3.3.1 热力学多变指数法
• 3.3.2 压缩线法修正上止点
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于示功图计算燃烧放热率
• 4.1 燃烧放热率的理论推导过程
• 4.1.1 缸内某瞬时工质摩尔质量的变化
• 4.1.2 内能的计算
• 4.1.3 功的计算
• 4.1.4 累计加热量及加热率的计算
• 4.1.5 传热率及传热量的计算
• 4.1.6 放热率、累计放热量的计算
• 4.1.7 燃油燃烧百分数的迭代计算
• 4.1.8 燃烧始点及燃烧终点的判定
• 4.2 实机模型参数及边界条件
• 4.3 程序界面及功能介绍
• 4.3.1 程序界面介绍
• 4.3.2 结合计算实例介绍程序其他功能
• 4.4 利用计算结果分析燃烧过程
• 4.4.1 燃烧始点、燃烧终点及燃烧持续期
• 4.4.2 燃烧速燃期
• 4.4.3 缓燃期
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历