Details

Диссертация посвящена разработке и валидации методики проектирования малорасходной биротативной В диссертации исследуется рабочий процесс и экологические показатели газодизельного двигателя при использовании аммиака в качестве безуглеродного топлива. Актуальность работы обусловлена необходимостью снижения углеродных выбросов и сложностью организации эффективного сгорания аммиака из-за его физико-химических свойств. Цель исследования — улучшение экономичности и снижение углеродных выбросов двигателя ЯМЗ-534 путем оптимизации рабочих параметров и применения альтернативных запальных топлив. Объектом исследования является двигатель ЯМЗ-534, работающий на аммиачно-дизельной смеси, предметом — его рабочий процесс и вредные выбросы. В качестве методов использовалось численное 3D-моделирование газодинамики и горения в ANSYS Forte с интеграцией механизмов химической кинетики из ANSYS Chemkin. В результате установлено, что оптимальная доля аммиака при обычном впрыске составляет 60%, снижая выбросы CO2 на 55%. Применение двухстадийного впрыска дизельного топлива и ω-образной камеры сгорания повышает индикаторный КПД на 6% и снижает CO2 на 79%. Использование диметилового эфира в качестве запального топлива с добавкой 4% водорода позволяет увеличить долю аммиака до 80%, обеспечивая его полное сгорание и снижение CO2 на 83%. Научная новизна заключается в разработке и валидации новых упрощенных химико-кинетических механизмов горения дизельно-аммиачных смесей (209 веществ) и диметилэфирно-аммиачных смесей (62 вещества) для трехмерных моделей ДВС. Практическая значимость состоит в возможности применения разработанных методик и рекомендаций при проектировании и модернизации экологичных двухтопливных двигателей, что подтверждено их внедрением на предприятиях ООО «Морские пропульсивные системы» и ООО «НГ-Марин».