Введение 4
ГЛАВА 1 Обзор методов термодинамического исследования процесса сгорания в поршневых ДВС 6
1.1 Газовые двигатели с несимметричной камерой сгорания 7
1.1.1 Газовые двигатели с неподвижным контуром с
неразделенной камерой сгорания 7
1.2 Предкамерные газовые двигатели 8
1.2.1 Двигатель теплового воспламенения с необработанным
предварительным зазором 8
1.2.2 Двигатели с искровым зажиганием с продувкой топливным
газом 9
1.3 Двигатели с процессом самовоспламенения 10
1.4 Модели сгорания 11
1.4.1 Нульмерные модели сгорания 11
1.4.2 Феноменологическое моделирование 14
1.4.3 Трехмерное моделирование 16
1.5 Термодинамическое моделирование системы горения 17
1.6 Применение водорода в качестве активатора процесса сгорания
углеводородных топлив 20
1.7 Использование добавки водорода в природный газ для
повышения эффективности процесса сгорания и снижения токсичности ОГ 23
ГЛАВА 2 Краткая характеристика используемого экспериментального оборудования 25
2.1 Описание экспериментальной установки 25
2.2 Методика проведения экспериментов и обработка результатов
испытаний 26
ГЛАВА 3 Результаты стендовых исследований по теме
диссертационного исследования и их анализ 28
3.1 Результаты экспериментального исследования проведенного на
УИТ-85 28
ГЛАВА 4 Оценка особенностей процесса тепловыделения при работе
газовом композитном топливе 36
4.1 Проработка подходов для оценки термодинамической
эффективность процесса сгорания на основании уточненной физико-химической модели процесса сгорания в ДВС на газовом топливе ... 36
4.1.1 Кинетический расчет реакции скорости горения 40
4.1.2 Модель характеристики тепловыделения процесса сгорания 43
4.1.3 Моделирование передней поверхности пламени 46
4.1.4 Скорость ламинарного и турбулентного горения 48
4.1.5 Процесс энерговыделения и сжигания 57
4.2 Выявление особенностей влияния состава композитного газового
топлива на термодинамическую эффективность процесса сгорания. 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 69
Актуальность работы. Современные методы моделирования и исследования рабочего процесса все больше проникаются компьютеризацией, вследствие чего идет постоянная работа по уточнению и доводки существующих методов достоверного исследования рабочего процесса и также необходимо достоверно провести расчет процесса сгорания и адекватно оценить характеристику тепловыделения. Все это требует комплексного подхода для проведения исследовательских работ направленных на повышение эффективности процесса сгорания.
Целью работы является выявление особенностей влияния состава композитного газового топлива на термодинамическую эффективность процесса сгорания.
Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
1. проработать подходы для оценки термодинамическую эффективность процесса сгорания.
2. выявление особенностей влияния состава композитного газового топлива на термодинамическую эффективность процесса сгорания.
Объект исследования: процесс сгорания в поршневом двигателе с искровым зажиганием на композитном газовом топливе.
Предмет исследования: термодинамика процесса сгорания в поршневом двигателе с искровым зажиганием на композитном газовом топливе.
Методы исследования. Метод прикладного научного исследования, позволяющий оценить состава композитного газового топлива на термодинамическую эффективность процесса сгорания.
Достоверность полученных результатов проведенного диссертационного исследования подтверждается непротиворечивостью полученных результатов основным закон термодинамики и физики горения.
Научная новизна исследования
Выявлены особенности влияния состава композитного газового топлива на термодинамическую эффективность процесса сгорания.
Практическая значимость работы:
Полученные результаты раскрывают больше информации об особенностях влияния состава композитного газового топлива на термодинамическую эффективность процесса сгорания, что позволяет проводить более точное моделирование рабочего процесса при разрабтки новых двигателей.
На защиту выносятся:
1. подходы для оценки термодинамическую эффективность процесса сгорания.
2. выявленное влияния состава композитного газового топлива на термодинамическую эффективность процесса сгорания.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры «Энергетические машины и системы управления» ТГУ, а также на конференциях, в 2017-18 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 печатных работы.
Структура и объем диссертации.
Диссертации состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы из 30 наименований. Работа изложена на 72 страницах машинописного текста, 0 приложениями, иллюстрированного 32 рисунками, общий объем составляет 72 страница.
Основные результаты работы могут быть представлены следующими выводами:
1. Выработанные подходы для оценки термодинамическую эффективность процесса сгорания, показали, что при анализе термодинамических процессов важную роль играют знания закономерностей распространения фронта пламени, а также влияние формы камеры сгорания на характеристики турбулентности потока.
2. Выявление особенностей влияния состава композитного газового
топлива на термодинамическую эффективность процесса сгорания, показало, что изменение состава газового топлива путем добавления водорода в сжатый природный газ существенно изменяет условия распространения пламени и условия тепловыделения значительно ускоряя процесс сгорания за счет повышения концентрации атомов водорода в предпламенной зоне из-за их высокой диффузионной способности.
Тем самым применение водорода для повышения термодинамическую эффективность процесса сгорания является эффективным и целесообразным для внедрения в реальный сектор экономики, в виде сети заправочных станций в которых СПГ был заранее перемешан с водородом.
