基于GT-POWER仿真軟件的壓縮比對天然氣發(fā)動機(jī)性能的影響實驗研究目錄TOC\o"1-3"\h\u13193基于GT-POWER仿真軟件的壓縮比對天然氣發(fā)動機(jī)性能的影響實驗研究 1303281.1模擬運算與分析 183361.2對模型進(jìn)行標(biāo)定校準(zhǔn) 2316741.3壓縮比對發(fā)動機(jī)性能的影響模擬 458171.4總結(jié)模擬結(jié)果 8與傳統(tǒng)燃油機(jī)相比，天然氣發(fā)動機(jī)具有其獨特的優(yōu)勢，即排放較少，經(jīng)濟(jì)性較好。但這卻是在犧牲了動力性這項重要指標(biāo)的基礎(chǔ)上達(dá)到的。壓縮比是影響動力性的重要參數(shù)，壓縮比增大，天然氣發(fā)動機(jī)各項指標(biāo)都會有所上升。但隨著壓縮比的增大，有可能會導(dǎo)致氣缸內(nèi)溫度過高，壓力太大，最終導(dǎo)致爆震現(xiàn)象發(fā)生，反而會影響發(fā)動機(jī)的性能。為了找到最合適的壓縮比，需要在不同工況下研究不同的壓縮比所帶來的性能變化。1.1模擬運算與分析1.1.1在GT-POWER軟件內(nèi)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計為了改變壓縮比以進(jìn)行控制變量實驗，首先需要在GT-POWER軟件的CaseSetup界面中進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，設(shè)置界面如下圖1.1：圖1.1CaseSetup界面在該界面中，允許用戶對部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。通常將重要的參數(shù)在CaseSetup內(nèi)進(jìn)行集中設(shè)置，如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，冷卻溫度，壓縮比等參數(shù)。本次模擬在轉(zhuǎn)速為800,1000,1200,1400,1600,1800,2000,2200的工況下將壓縮比分別設(shè)置為11,12,13進(jìn)行模擬計算。1.2對模型進(jìn)行標(biāo)定校準(zhǔn)在GT-POWER內(nèi)建好模型后并得到參數(shù)后，需要與實驗所得真實數(shù)據(jù)進(jìn)行對比校準(zhǔn)以保證模擬過程中的準(zhǔn)確性。通過實驗所得數(shù)據(jù)分別如圖1.2,1.3：圖1.2實驗數(shù)據(jù)在GT-POST模塊內(nèi)對扭矩，功率，油耗，充氣效率，指示熱效率，缸內(nèi)壓力，最大爆發(fā)壓力進(jìn)行對比以進(jìn)行校準(zhǔn)。[1]扭矩：實驗結(jié)果與模擬結(jié)果比較如圖1.3：圖1.3扭矩數(shù)據(jù)對比通過曲線對比可知，模擬數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)基本一致。[2]功率：實驗結(jié)果與模擬結(jié)果比較如圖1.4：圖1.4功率數(shù)據(jù)對比通過曲線對比可知，模擬數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)基本一致。[3]最高爆發(fā)壓力：實驗結(jié)果與模擬結(jié)果比較如圖1.5：圖1.5最高爆發(fā)壓力數(shù)據(jù)對比通過曲線對比可知，模擬數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)基本一致。綜合以上各參數(shù)模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的對比可以，本次模擬所建立的模型與真機(jī)實驗所得結(jié)果基本一致，對模擬結(jié)果影響較小。1.3壓縮比對發(fā)動機(jī)性能的影響模擬對模型進(jìn)行標(biāo)點校準(zhǔn)后，即可開始進(jìn)行壓縮比在不同工況下對發(fā)動機(jī)性能影響的模擬實驗。本次模擬設(shè)定在轉(zhuǎn)速為800,1000,1200，1400,1600,1800,2000,2200的工況下，研究壓縮比為11，12,13時發(fā)動機(jī)扭矩，功率，油耗，充氣效率，指示熱效率，缸內(nèi)壓力以及最大爆發(fā)壓力的變化。[1]扭矩：扭矩在壓縮比為11，12,13時的變化如圖1.7所示：圖1.7扭矩變化曲線圖通過觀察曲線圖，我們可以清楚的看到，隨著轉(zhuǎn)速的增加，發(fā)動機(jī)的扭矩先不斷上升，在轉(zhuǎn)速為1400RPM時達(dá)到峰值，接著又不斷下降直到轉(zhuǎn)速達(dá)到1600RPM，然后又繼續(xù)上升，在1800RPM時達(dá)到另一個峰值，接著便不斷下降。隨著壓縮比的增加，發(fā)動機(jī)的扭矩有著明顯的升高，在壓縮比為13時最大。[2]功率：功率在壓縮比為11，12,13時的變化如圖1.8所示：圖1.8功率變化曲線圖通過觀察曲線圖，我們可以看到，隨著轉(zhuǎn)速的增加，發(fā)動機(jī)的功率呈現(xiàn)上升態(tài)勢，在轉(zhuǎn)速為2200轉(zhuǎn)時達(dá)到峰值。當(dāng)壓縮比由11上升到13時，發(fā)動機(jī)功率呈現(xiàn)緩慢上升態(tài)勢，但變化不大，壓縮比為13時功率略大于壓縮比為12和11時的功率。[3]油耗：油耗在壓縮比為11，12,13時的變化如圖1.9所示：圖1.9油耗對比曲線圖通過曲線我們可以看出，隨著轉(zhuǎn)速的增加，發(fā)動機(jī)的油耗波動較大，在800-1000RPM，1200-1400RPM，1600-1800RPM的階段均呈現(xiàn)下降態(tài)勢，而在1000-1200RPM，1400-1600RPM，1800-2200RPM的階段呈上升趨勢，但總體呈上升趨勢。隨著壓縮比的增大，可以看出油耗有了明顯的增加。壓縮比為13時，油耗達(dá)到最大值。[4]充氣效率：充氣效率在壓縮比為11，12,13時的變化如圖1.10所示：圖1.10充氣效率對比曲線圖通過曲線我們可以看出，隨著轉(zhuǎn)速的增加，充氣效率在800-1400RPM時持續(xù)上升，然后開始下降直到轉(zhuǎn)速達(dá)到1600RPM，接著繼續(xù)上升，并在1800RPM時達(dá)到峰值，若繼續(xù)增大轉(zhuǎn)速，則充氣效率開始下降。隨著壓縮比的增大，充氣效率變化很小，甚至可以忽略。[5]指示熱效率：指示熱效率在壓縮比為11，12,13時的變化如圖1.11所示：圖1.12指示熱效率變化曲線圖通過曲線圖，我們可以看出發(fā)動機(jī)的指示熱效率在800-1400RPM的階段持續(xù)上升，僅在100-1200RPM間有略微下降，并在1400RPM時達(dá)到峰值。接著指示熱效率便開始下降，在1400-1600RPM間下降較緩慢，在1800-2200RPM階段下降較快。隨著壓縮比的增大，指示熱效率呈現(xiàn)不斷增大的趨勢，在壓縮比為13時最大。[6]缸內(nèi)壓力：缸內(nèi)壓力示功圖在壓縮比為11，12,13，轉(zhuǎn)速為1400RPM時的示功圖1.13所示：圖1.13缸壓示功圖對比曲線圖通過曲線圖，在1400RPM的轉(zhuǎn)速下，隨著壓縮比的增大，缸內(nèi)壓力增大，在上止點后達(dá)到峰值。[7]最大爆發(fā)壓力：最大爆發(fā)壓力在壓縮比為11，12,13時的變化如圖1.15所示：圖1.14最大爆發(fā)壓力曲線變化圖通過曲線圖，我們可以看出，在轉(zhuǎn)速為800-1400RPM的階段內(nèi)，最大爆發(fā)壓力呈不斷上升之勢，在1400-1600RPM內(nèi)略微下降，接著繼續(xù)上升并在1800RPM時達(dá)到最大值。然后便不斷下降直到最大轉(zhuǎn)速。隨著壓縮比的增大，最大爆發(fā)壓力呈增長態(tài)勢，在壓縮比為13時達(dá)到最大值。1.4總結(jié)模擬結(jié)果通過在GT-POWER