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国际海事组织提出了严格的海上排放法规,使用天然气等清洁能源替代柴油可以显著改善船机的SOx和NOx排放指标。低压喷射天然气双燃料发动机由于预燃室点火系统和预混燃烧,具有排放低的显著优点,不需要任何后处理装置或者EGR就可满足IMO Tier III排放标准。但是由于预混燃烧而带来的爆震等问题严重阻碍了发动机功率的提升,并且天然气狭窄的燃烧界限提高了对发动机进行空燃比控制的难度。因此本文使用数值模拟的方法,深入探究低压喷射天然气双燃料发动机的工作过程对发动机爆震的影响,如天然气与空气的混合过程和预燃室的火焰射流过程等,并寻找影响发动机爆震趋势的参数,以期找到改善发动机爆震的方法。首先,本文使用三维CFD仿真软件CONVERGE建立船用低压喷射天然气双燃料发动机模型。对重要的部位进行网格的局部加密,并设置初始条件和边界条件,配置子模型。对预燃室内的柴油喷雾进行相似孔径喷雾实验的标定。本文发展了适用于船用大缸径预混燃烧发动机的柴油-天然气双燃料化学反应机理。使用正庚烷代替柴油的着火和燃烧,甲烷代替天然气的着火和燃烧。对GRI-Mech 3.0甲烷反应机理的中低温部分进行了优化,与自主简化的正庚烷反应机理构建了柴油-天然气双燃料反应机理。使用点火延迟和层流火焰速度对反应机理进行了验证。并将反应机理应用到所建立的双燃料发动机模型中,进一步验证了反应机理。然后,对双燃料发动机的预燃室气流状态、天然气和空气的预混过程以及预燃室火焰射流和火焰面的传播过程进行了机理分析,并对这些过程中可能出现的对发动机爆震存在影响的天然气局部较浓区域进行了研究。研究了缸内涡流对发动机的燃气混合过程和火焰面传播过程的作用,对稀薄燃烧和高当量比燃烧的燃烧过程进行了对比分析,并提出了预燃室式双燃料发动机的三段放热规律。最后,研究了缸内涡流强度、引燃油喷射量和EGR率等参数对低压喷射天然气双燃料发动机的燃烧过程和爆震的影响规律。研究发现,增强缸内涡流强度会使远端天然气在火焰面传播到来之前来不及发生自燃,降低了爆震的可能性;增加引燃油喷射量会引发多点着火,形成多个火焰面进行传播,增加了爆震的可能性;EGR会降低缸内的温度,使远端天然气不易发生自燃,降低了爆震的可能性。因此,可以通过提高缸内的涡流强度、减少引燃油喷射量和提高EGR率来减轻预燃室式低速双燃料发动机缸内爆震的发生。