第39卷(2017)第4期
性能与排放
柴油机 Diesel Engine
Vol. 39(2017) No. 4
基于CONVERGE的船用气体机仿真分析
周秀亚，韩连任，徐震
（中船动力研究院有限公司，上海200127）
摘要：为解决某大型气体燃料发动机燃烧不稳定、燃烧速率慢、热效率下降基至失火等问意，采用预燃室式燃烧系统并以预燃室混合气加浓的方式实现点火燃烧。应用三维CFD软件CON-VERGE对该发动机的排气、进气、压缩和燃烧过程进行了三维CFD数值模拟分析，得到了燃烧室压力、温度、放热率曲线及温度场变化过程等参数；并比较分析了不同点火时刻对燃烧性能的影响。关键词：船用气体发动机：预燃烧室；燃烧性能
中图分类号：TK431*.2
文献标识码：A
文章编号：10014357(2017)040018-06
SimulationAnalysis of a Marine GasEngine Based on CONVERGE Software
Zhou Xiuya, Han Lianren, Xu Zhen
(China Shipbuilding Power Engineering Institute Co.,Ltd.,Shanghai 200127）
Abstract: In order to solve the combustion problems of a large gas engine, such as combustion instabili-ty, slow combustion rate, and reduction of thermal efficiency or even misfire, pre-chamber combustion system was employed and the concentration of gas mixture in pre-chamber was increased to realize ignition and combusiton. Analysis was carried out using 3-D CFD software package CONVERGE to simulate the engine's exhaust, intake, compression and combustion process. Based on the simulation results, the pressure, the temperature, the heat release rate curve and the change of temperature field of the com+ bustion chamber were obtained, and the influence of different ignition timing on combustion performance were compared and analyzed with each other.
Key words:marine gas engine; pre-chamber; combustion performance
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引言
近年来为应对能源、环境和经济问题，气体燃
料发动机已成为国内外学者和生产厂商的研究热点，并在应用领域占据重要地位。开发出高性能、低排放并与气体燃料相适应的气体发动机是一项综合性研究。采用稀薄燃烧策略12)、预燃室火花点火燃烧系统是提高气体发动机性能的先进技术。本文针对某船用预燃式气体机，采用三维CFD软件CON-VERGE对其全负荷时的排气、进气、压缩和燃烧过程进行三维数值模拟研究，分析预燃式气体机燃烧特点并探讨不同点火时刻对燃烧性能的影响。
船用气体机缸径较大，采用火花塞直接点燃气缸内气体很难引燃，为保证性能稳定可靠，通常在
缸盖中心增加预燃烧室。火花塞引燃预燃烧室的加浓天然气，高温火焰通过预燃烧室连接通道传播继而点燃主燃烧室燃气。
仿真计算主机参数
1.1
本文以某工程样机为研究对象，该机型主要参数如下表1。
表1某气体机主要参数
缸径/mm 冲程数冲程/mm 连杆长度/mm 转速/(r·min-1)
320 4 420 950 720