低速二冲程双燃料船用主机气缸油自燃引发爆燃机理研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51479028
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:84.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E1102.船舶工程
- 结题年份:2018
- 批准年份:2014
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2015-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:陈雷; 依平; 礼博; 李建宁; 翟君; 曲闯; 李丹; 王伟尧; 王猛;
- 关键词:
项目摘要
Low-speed 2-stroke dual-fuel marine engine is a new generation green ship power which reaches IMO TIER III compliance without aftertreatment. One of the kernel tasks of the engine development is to increase power density and ensure highly efficient and stable combustion. But the problem of knock caused by cylinder oil auto-ignition severely impedes the increase of mean effective pressure of the engine. The cylinder oil feeding method, gas exchange and premixed combustion process of low-speed 2-stroke engine determine the severity and particularity of this kind of knock. The cylinder oil auto-ignition inducing knock has high uncertainty and destructivity. But since the mechanism of cylinder oil breakup, evaporation and auto-ignition is still unknown, and the knock stimulating process and knock control regularity are not clear, this kind of knock is a world wide difficult theme. In order to solve this problem, the project concerning the working characteristics of low-speed 2-stroke dual-fuel engine, based on the fundamental experiment on cylinder oil physical and chemical properties, develops cylinder oil breakup, evaporation and ignition numerical simulation models which fit multiple composition, large molecular weight, and high viscosity characteristics; combining the charge motion and cylinder oil blowing tests, applies 3-D CFD to analyze the knock being stimulated by cylinder oil auto-ignition. Combining main engine performance test, the project applies measures of delaying the exhaust valve closing time, improving pre-mixture homogeneity, optimizing cylinder oil injection system, increasing cylinder oil auto-ignition temperature, etc., to control the knock caused by cylinder oil auto-ignition and investigates the knock control regularity. The fundamental research on the mechanism of knock caused by cylinder oil auto-ignition will be the theory and technology foundation of the low-speed 2-stroke dual-fuel marine engine development.
低速二冲程双燃料船用主机是新一代绿色船舶动力,提高pme并保证高效稳定燃烧是主机研发的核心任务,但"气缸油自燃引发爆燃"问题给pme的提高造成了巨大障碍。这种主机的气缸油注入、换气和预混合燃烧特性决定了该问题的严重性和特殊性。气缸油自燃引发爆燃的不确定性高,破坏力大。但气缸油破碎、蒸发、自燃机理仍不明确,其引发爆燃的机理和控制规律还不明晰,因此该问题是全新的世界性难题。为解决该问题,项目从这种主机工作特性出发,以气缸油特性实验为基础,开发高温高压环境下,符合气缸油多组分、大分子量、高粘特征的气缸油破碎、蒸发、自燃数值模型;结合缸内充量运动特性实验、气缸油吹拂实验,应用三维CFD分析气缸油引发爆燃机理;结合主机性能实验,应用延迟排气门关闭、改善预混合气均匀度、改进注油系统、提高气缸油自燃点等措施探索气缸油自燃引发爆燃的控制规律,为高水平低速二冲程双燃料船用主机的研究与开发奠定理论和技术基础。
结项摘要
低速二冲程双燃料船用主机是气体燃料船用主机大型化、远洋化的终极版本,掌握并发展该技术是实现海洋强国梦想的重要基石。提高功率密度并保证高效稳定燃烧是主机研发的核心任务,但“气缸油自燃引发爆燃”问题给pme的提高造成了巨大障碍。低速二冲程机的气缸油注入方式、换气特性和预混合燃烧方式决定了该问题的严重性和特殊性。二冲程双燃料主机气缸油自燃影响因素庞杂,造成爆燃的作用过程复杂,因而不确定性极高,破坏力极大。但气缸油破碎、蒸发、自燃机理仍不明确,气缸油自燃引发爆燃的作用过程和控制规律还不明晰,因此该问题成为全新的世界性难题。为解决该问题,项目从6E340低速二冲程双燃料船用主机工作特性出发,以气缸油特性实验为基础,通过气缸油破碎、蒸发、自燃实验得到了气缸油的扫气吹拂破碎特性、蒸发特性和自燃特性,并已实验结果为标定基础,开发了气缸油蒸发和自燃数值模型;应用激波管研究了天然气混合气的自燃特性;结合缸内充量运动特性实验、气缸油吹拂实验,应用三维CFD准确分析气缸油在缸内的运动特性、自燃特性和引发爆燃的作用过程;采用气-固-液流固耦合瞬态分析方法研究了燃烧室受热部件的传热特性以及高温热点对预混合气的加热作用和自由基生成过程。以上述研究为基础,研究了燃烧系统优化提高火焰传播速率、天然气喷射优化提高预混合均匀度、改善受热部件传热降低燃烧室部件表面温度、气缸油注入系统改善控制气缸油吹拂进入气缸等措施对解决技术途径,探索了主机结构及性能参数对气缸油自燃引发爆燃的影响规律,掌握了气缸油自燃引发异常燃烧的控制规律。项目为高水平低速二冲程双燃料船用主机的研究与开发奠定理论和技术基础。
项目成果
期刊论文数量(14)
专著数量(1)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(3)
专利数量(12)
气体燃料发动机发展对中国温室气体减排贡献的生命周期分析
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:中国环境科学
- 影响因子:--
- 作者:翟君;冯立岩;王猛;隆武强;王东升
- 通讯作者:王东升
低速二冲程发动机气缸润滑油蒸发特性
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:哈尔滨工程大学学报
- 影响因子:--
- 作者:冯立岩;刘超;吴瑶;王伟尧;田江平;隆武强
- 通讯作者:隆武强
A Numerical Study on Combustion and Emission Characteristics of a Medium-Speed Diesel Engine Using In-Cylinder Cleaning Technologies
采用缸内清洗技术的中速柴油机燃烧和排放特性的数值研究
- DOI:10.3390/en8054118
- 发表时间:2015-05
- 期刊:Energies
- 影响因子:3.2
- 作者:He Shuang;Du Bao Guo;Feng Li Yan;Fu Yao;Cui Jing Chen;Long Wu Qiang
- 通讯作者:Long Wu Qiang
低速二冲程双燃料船用主机气缸润滑油自燃引发不正常燃烧问题的研究
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:柴油机
- 影响因子:--
- 作者:冯立岩;刘超;吴瑶
- 通讯作者:吴瑶
中国气体燃料资源及开发利用前景展望
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:天然气工业
- 影响因子:--
- 作者:冯立岩;翟君;杜宝国;隆武强
- 通讯作者:隆武强
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其他文献
气体燃料船用主机工作过程三维数值模拟
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:哈尔滨工程大学学报
- 影响因子:--
- 作者:冯立岩;田江平;翟君
- 通讯作者:翟君
喷射率对柴油机性能和排放影响数值模拟研究
- DOI:--
- 发表时间:2011
- 期刊:大连理工大学学报
- 影响因子:--
- 作者:冷先银;隆武强;冯立岩;董全;李海鹰;王向军;余勇新;王爱国
- 通讯作者:王爱国
我国气体燃料大型船用主机发展策略探讨
- DOI:--
- 发表时间:2011
- 期刊:柴油机
- 影响因子:--
- 作者:冯立岩
- 通讯作者:冯立岩
气体燃料大型船用主机燃烧系统分析
- DOI:--
- 发表时间:2011
- 期刊:铁道机车车辆
- 影响因子:--
- 作者:冯立岩;张春焕;李佳星
- 通讯作者:李佳星
缸内直喷汽油机工作过程三维数值模拟
- DOI:--
- 发表时间:2011
- 期刊:内燃机学报
- 影响因子:--
- 作者:谭文政;冯立岩;张春焕;田江平;隆武强;李骏;李金成;宫艳峰
- 通讯作者:宫艳峰
其他文献
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