氨能量分数和喷射策略对双燃料低速机燃烧与排放影响

面向高效率、低NO_(x)排放的氨燃料船机开发,利用Converge软件构建大缸径、高压直喷氨-柴双燃料发动机三维数值模型,基于氨部分预混的高压直喷预混-扩散混合控制燃烧模式,探究了引燃柴油单段和两段喷射策略及氨能量分数对缸内燃烧、单缸性能及NO_(x)排放的影响.结果表明:在低速机满负荷条件下,相同氨能量分数时,引燃柴油单段喷射可实现更高的指示热效率,但最大爆发压力和NO_(x)排放增加;两段喷射策略在氨能量分数为95%时,通过降低缸内高温且低氨质量分数区,在维持高指示热效率的同时,实现NO_(x)生成相比单段喷射策略分别降低29.6%和17.7%;此外,两种喷射策略下平均压力升高率和最大压力升高率对氨的喷射正时更加敏感.

液压自由活塞发动机性能模拟的参数化研究

液压自由活塞发动机的工作过程是在多过程相互耦合作用下进行,活塞动力学与燃烧、扫气、泵油各过程紧密结合。基于Aemsim建立了一维仿真模型,在分析运动特性和热力学特性的基础上,研究了关键性结构和控制参数对发动机性能的影响。仿真结果表明:由于没有机械约束,自由活塞发动机的活塞行程规律与曲柄发动机存在显著的差异;活塞质量是影响热效率和工作频率的最重要因素,效率和频率随活塞质量的变化趋势相反;由于上止点附近停留时间短和工作行程活塞快速下行,在相同结构和运转条件下最优效率略低于曲柄连杆发动机;放热率和活塞惯量的综合作用决定其热效率,压缩比和喷油时刻对效率的影响不如曲柄发动机显著;活塞行程规律可变,通过行程控制可以显著缩短压缩行程占据的时间。

液压自由活塞发动机的气体流动模拟

基于Amesim建立了两行程自由活塞发动机模型,针对直流扫气特点提出了单区三阶段扫气模型,根据CFD计算结果对扫气参数进行了标定,在准确预测扫气性能的基础上分析了耦合活塞动力学条件下的气体交换过程。研究结果表明,当气口的配气相位角不变时,自由活塞发动机的气口面积随时间的变化关系与曲柄发动机的气口面积随时间的变化关系存在显著差异。气口高度减小对提高充气效率有利,但是受到扫气效率过分下降的约束。排气流动控制明显改善了扫气性能,利用排气脉动效应可以显著提高充气效率。

基于快压机的双燃料燃烧过程数值研究

利用CONVERGE软件构建并验证了基于快速压缩膨胀机的仿真模型,探究了柴油喷雾微引燃高压天然气射流的基础燃烧特征,分析了引燃油量和天然气喷孔直径对双燃料燃烧过程的影响。结果表明,燃烧火焰沿射流两侧扩散发展,燃气动量的减小对射流前端当量比分布影响较大;引燃油量影响了缸内引燃火焰持续时间,从而影响了燃气着火时刻和燃烧量;天然气喷孔直径影响了射流喷射量和动量,涡流条件下,燃烧着火区域的分布影响燃气的着火和稳定燃烧。

“氨”心赋能 零碳动力——氨燃料内燃机探索与研发的新突破

随着全球气候变暖等问题的加剧,减少二氧化碳等温室气体的排放已经成为国际社会的共识,《巴黎协定》也成为国际社会合作应对全球挑战的范例。2020年9月,中国明确提出碳达峰、碳中和的“双碳”目标,目前正在积极推进和落实。在此过程中,以柴油机为代表的大功率内燃机受到了广泛关注。作为一类具有重要地位的动力设备,大功率内燃机在交通运输(如船舶运输)、工程机械、农用机械、陆用电站等场景有着广泛的应用。