《天然氣發動機系統最佳化設計》是2022年化學工業出版社出版的書籍，作者是焦運景。
基本介紹
- 中文名：天然氣發動機系統最佳化設計
- 作者：焦運景
- 出版社：化學工業出版社
- 出版時間：2022年6月1日
- 頁數：148 頁
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- ISBN：9787122404572
- 語種：漢文
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
天然氣作為世界上繼煤和石油之後的第三大能源，以其資源豐富、價格低廉及排放污染低的突出優點，被認為是很有發展前途的發動機代用燃料。本著作主要以開發一款套用於城市公交客車的低排放中重型車用單一燃料天然氣發動機為例，通過理論分析、數值計算與試驗研究相結合的手段，對天然氣發動機系統最佳化設計進行詳細的研究分析。全書共7章，內容包括天然氣物性介紹及天然氣發動機分類、數值計算模型及計算方法、燃燒室最佳化設計、配氣機構的改進設計、進氣道的最佳化設計以及稀燃點燃式天然氣發動機的案例分析。 本書可供高等院校機械、能源及動力等專業的本科生、研究生，相關領域研究人員和工程技術人員閱讀和參考。
圖書目錄
第1章 緒論 / 1
1.1 天然氣在能源結構中的地位和物化特性 2
1.1.1 天然氣在能源結構中的地位 2
1.1.2 天然氣的物化特性 2
1.2 天然氣發動機的發展歷程及前景 4
1.2.1 天然氣發動機的發展歷程 4
1.2.2 天然氣發動機的發展前景 5
1.3 天然氣發動機國內外研究狀況 6
1.3.1 壓縮天然氣發動機的分類 6
1.3.2 兩用燃料天然氣發動機 7
1.3.3 雙燃料天然氣發動機 8
1.3.4 單燃料天然氣發動機 10
1.3.5 天然氣發動機稀燃技術 19
1.4 CFD在發動機研究中的套用 24
1.4.1 套用於內燃機工作過程的多維數值模擬軟體 25
1.4.2 內燃機燃燒過程數值模擬研究 26
1.4.3 內燃機進氣過程多維數值模擬研究 27
第2章 數值計算模型、計算方法與格線生成 / 30
2.1 湍流流動模型 31
2.1.1 流動控制方程 31
2.1.2 流動控制方程的時均化 32
2.1.3 湍流模型 34
2.2 化學反應動力學機理及燃燒模型 36
2.2.1 化學反應動力學機理及天然氣的化學反應動力學過程 36
2.2.2 渦破碎模型 38
2.2.3 渦耗散模型 38
2.2.4 特徵時間模型 39
2.2.5 機率密度函式方法 39
2.2.6 湍流火焰速度封閉模型 40
2.2.7 相干火焰模型 40
2.3 排放模型 41
2.3.1 氮氧化物的生成機理 41
2.3.2 影響氮氧化物生成的主要因素 42
2.4 數值計算方法 43
2.4.1 有限容積法 43
2.4.2 任意拉格朗日法 44
2.5 格線生成 45
2.5.1 格線類型 45
2.5.2 格線生成過程與格線劃分的要求 46
第3章 燃燒室最佳化設計及案例分析 / 47
3.1 燃燒室設計條件 47
3.1.1 原型發動機的主要參數 47
3.1.2 新開發天然氣發動機的目標及要求 48
3.2 燃燒室結構最佳化設計 48
3.2.1 幾何模型的建立 49
3.2.2 計算模型與計算格線的劃分 49
3.2.3 計算對象結構參數及運行參數 50
3.2.4 模型可行性驗證 51
3.2.5 天然氣發動機的火花點火及火焰傳播過程 52
3.2.6 燃燒室形狀對燃燒過程的影響 54
3.2.7 火花塞位置對燃燒過程影響的數值計算 63
3.3 最佳化後燃燒室的試驗驗證及分析 67
3.3.1 試驗裝置與試驗方法 67
3.3.2 不同燃燒室形狀的燃燒特性分析 68
第4章 配氣機構的改進設計及案例分析 / 71
4.1 配氣機構設計原則及方法 71
4.2 配氣相位及凸輪型線的設計 72
4.2.1 配氣相位的設計 72
4.2.2 凸輪型線的設計 72
4.3 配氣機構設計方案的評價及選擇 75
4.3.1 一維計算模型的建立 76
4.3.2 計算模型驗證 76
4.3.3 不同計算方案的評價及選擇分析 76
4.4 配氣機構對燃燒過程的影響研究 79
4.4.1 燃燒特性分析 81
4.4.2 排放分析 87
第5章 進氣道的最佳化設計及案例分析 / 91
5.1 進氣道的流通特性及相關參數 91
5.1.1 進氣道的流通特性評價參數 91
5.1.2 進氣道調整結構參數的確定 92
5.2 原機進氣道CFD分析研究 93
5.2.1 幾何建模 94
5.2.2 格線生成 94
5.2.3 計算模型與邊界設定 95
5.2.4 計算結果及分析 96
5.3 不同氣道形狀CAD設計及CFD計算 101
5.3.1 不同氣道形狀的設計 101
5.3.2 不同氣道形狀的穩態計算結果及分析 102
5.4 氣道形狀對缸內氣體流動與燃燒過程影響的研究 107
5.4.1 計算模型及邊界條件 107
5.4.2 氣道形狀對進氣和燃燒過程影響的研究 108
5.5 安裝不同缸蓋時的外特性試驗研究 118
第6章 最佳化設計案例：稀燃點燃式天然氣發動機 / 121
6.1 空燃比與點火系統控制研究 121
6.1.1 火花點火發動機控制系統的工作原理 121
6.1.2 空氣流量的計算與控制 121
6.1.3 燃料流量的計算與控制 122
6.1.4 空燃比控制分類 123
6.1.5 空燃比控制的實施 124
6.1.6 點火控制策略的研究與設計 125
6.1.7 點燃式天然氣發動機的控制系統 126
6.2 運行參數對稀燃天然氣發動機性能的影響 127
6.2.1 點火提前角和過量空氣係數對燃燒過程的影響 127
6.2.2 點火提前角和過量空氣係數對排溫的影響 133
6.2.3 點火提前角與過量空氣係數對發動機動力性、經濟性和排放的影響 134
6.3 發動機的ETC試驗 136
6.3.1 排放法規 136
6.3.2 試驗原理 137
6.3.3 試驗方法及過程 137
6.3.4 試驗結果 138
第7章 總結及展望 / 141
7.1 本書的主要工作 141
7.2 工作展望 143
參考文獻 / 144
