第1章 緒論 / 1
　1.1 天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的地位和物化特性 2
　　1.1.1 天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的地位 2
　　1.1.2 天然氣的物化特性 2
　1.2 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程及前景 4
　　1.2.1 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程 4
　　1.2.2 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展前景 5
　1.3 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)內(nèi)外研究狀況 6
　　1.3.1 壓縮天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的分類 6
　　1.3.2 兩用燃料天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 7
　　1.3.3 雙燃料天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 8
　　1.3.4 單燃料天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 10
　　1.3.5 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃技術(shù) 19
　1.4 CFD在發(fā)動(dòng)機(jī)研究中的應(yīng)用 24
　　1.4.1 應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程的多維數(shù)值模擬軟件 25
　　1.4.2 內(nèi)燃機(jī)燃燒過(guò)程數(shù)值模擬研究 26
　　1.4.3 內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣過(guò)程多維數(shù)值模擬研究 27

第2章 數(shù)值計(jì)算模型、計(jì)算方法與網(wǎng)格生成 / 30
　2.1 湍流流動(dòng)模型 31
　　2.1.1 流動(dòng)控制方程 31
　　2.1.2 流動(dòng)控制方程的時(shí)均化 32
　　2.1.3 湍流模型 34
　2.2 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理及燃燒模型 36
　　2.2.1 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理及天然氣的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程 36
　　2.2.2 渦破碎模型 38
　　2.2.3 渦耗散模型 38
　　2.2.4 特征時(shí)間模型 39
　　2.2.5 概率密度函數(shù)方法 39
　　2.2.6 湍流火焰速度封閉模型 40
　　2.2.7 相干火焰模型 40
　2.3 排放模型 41
　　2.3.1 氮氧化物的生成機(jī)理 41
　　2.3.2 影響氮氧化物生成的主要因素 42
　2.4 數(shù)值計(jì)算方法 43
　　2.4.1 有限容積法 43
　　2.4.2 任意拉格朗日法 44
　2.5 網(wǎng)格生成 45
　　2.5.1 網(wǎng)格類型 45
　　2.5.2 網(wǎng)格生成過(guò)程與網(wǎng)格劃分的要求 46

第3章 燃燒室優(yōu)化設(shè)計(jì)及案例分析 / 47
　3.1 燃燒室設(shè)計(jì)條件 47
　　3.1.1 原型發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù) 47
　　3.1.2 新開發(fā)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)及要求 48
　3.2 燃燒室結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 48
　　3.2.1 幾何模型的建立 49
　　3.2.2 計(jì)算模型與計(jì)算網(wǎng)格的劃分 49
　　3.2.3 計(jì)算對(duì)象結(jié)構(gòu)參數(shù)及運(yùn)行參數(shù) 50
　　3.2.4 模型可行性驗(yàn)證 51
　　3.2.5 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的火花點(diǎn)火及火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程 52
　　3.2.6 燃燒室形狀對(duì)燃燒過(guò)程的影響 54
　　3.2.7 火花塞位置對(duì)燃燒過(guò)程影響的數(shù)值計(jì)算 63
　3.3 優(yōu)化后燃燒室的試驗(yàn)驗(yàn)證及分析 67
　　3.3.1 試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法 67
　　3.3.2 不同燃燒室形狀的燃燒特性分析 68

第4章 配氣機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)及案例分析 / 71
　4.1 配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及方法 71
　4.2 配氣相位及凸輪型線的設(shè)計(jì) 72
　　4.2.1 配氣相位的設(shè)計(jì) 72
　　4.2.2 凸輪型線的設(shè)計(jì) 72
　4.3 配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)及選擇 75
　　4.3.1 一維計(jì)算模型的建立 76
　　4.3.2 計(jì)算模型驗(yàn)證 76
　　4.3.3 不同計(jì)算方案的評(píng)價(jià)及選擇分析 76
　4.4 配氣機(jī)構(gòu)對(duì)燃燒過(guò)程的影響研究 79
　　4.4.1 燃燒特性分析 81
　　4.4.2 排放分析 87

第5章 進(jìn)氣道的優(yōu)化設(shè)計(jì)及案例分析 / 91
　5.1 進(jìn)氣道的流通特性及相關(guān)參數(shù) 91
　　5.1.1 進(jìn)氣道的流通特性評(píng)價(jià)參數(shù) 91
　　5.1.2 進(jìn)氣道調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 92
　5.2 原機(jī)進(jìn)氣道CFD分析研究 93
　　5.2.1 幾何建模 94
　　5.2.2 網(wǎng)格生成 94
　　5.2.3 計(jì)算模型與邊界設(shè)置 95
　　5.2.4 計(jì)算結(jié)果及分析 96
　5.3 不同氣道形狀CAD設(shè)計(jì)及CFD計(jì)算 101
　　5.3.1 不同氣道形狀的設(shè)計(jì) 101
　　5.3.2 不同氣道形狀的穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果及分析 102
　5.4 氣道形狀對(duì)缸內(nèi)氣體流動(dòng)與燃燒過(guò)程影響的研究 107
　　5.4.1 計(jì)算模型及邊界條件 107
　　5.4.2 氣道形狀對(duì)進(jìn)氣和燃燒過(guò)程影響的研究 108
　5.5 安裝不同缸蓋時(shí)的外特性試驗(yàn)研究 118

第6章 優(yōu)化設(shè)計(jì)案例：稀燃點(diǎn)燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) / 121
　6.1 空燃比與點(diǎn)火系統(tǒng)控制研究 121
　　6.1.1 火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理 121
　　6.1.2 空氣流量的計(jì)算與控制 121
　　6.1.3 燃料流量的計(jì)算與控制 122
　　6.1.4 空燃比控制分類 123
　　6.1.5 空燃比控制的實(shí)施 124
　　6.1.6 點(diǎn)火控制策略的研究與設(shè)計(jì) 125
　　6.1.7 點(diǎn)燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng) 126
　6.2 運(yùn)行參數(shù)對(duì)稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響 127
　　6.2.1 點(diǎn)火提前角和過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)燃燒過(guò)程的影響 127
　　6.2.2 點(diǎn)火提前角和過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)排溫的影響 133
　　6.2.3 點(diǎn)火提前角與過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放的影響 134
　6.3 發(fā)動(dòng)機(jī)的ETC試驗(yàn) 136
　　6.3.1 排放法規(guī) 136
　　6.3.2 試驗(yàn)原理 137
　　6.3.3 試驗(yàn)方法及過(guò)程 137
　　6.3.4 試驗(yàn)結(jié)果 138

第7章 總結(jié)及展望 / 141
　7.1 本書的主要工作 141
　7.2 工作展望 143

參考文獻(xiàn) / 144