1. 研究目的与意义（文献综述）

内燃机作为目前交通工具的主要动力来源，有着输出功率大、工作稳定的特点。柴油机的热效率相比汽油机高约45%，在大型车辆以及各类船舶中均被广泛使用。然而，全球石油能源储量不断下降，而石油消费量每日增长170万桶，按照此水平，这仅足够世界使用50.2年。另一方面，国际海事组织（imo）通过了marpol公约附则Ⅵ，对海上行驶的多类船舶进行了排放限制，国内也于2016年提出了gb 15097-2016标准，进一步限制了船舶发动机污染排放物的排放量。因此，在当代采用合适的发动机燃烧技术以及后处理方式进而降低污染物排放成为了主流的船舶发动机研究方向。

为了降低发动机排放，国内外学者先后推出稀薄no_x捕集技术（lnt）和选择性催化还原技术（scr），通过排放后处理技术降低排放量。但这些后处理技术有着使用范围有限或是系统复杂、占用空间较大的缺点。于是，部分学者不断探索发动机的新型燃烧模式，降低缸内温度并促进燃气混合，从而有效降低缸内排放

1979年，onishi等人提出了atac（活化热氛围燃烧）技术，此技术可使低负荷下工作的二冲程汽油机排放大幅降低。1983年，najt等人在推出了hcci（均质充量压燃）技术，通过压缩缸内均质燃料使其着火，强化缸内燃烧强度，降低污染物排放。在atac与hcci的燃烧模式的研究基础上，国内外研究学者为提高燃烧模式的可控性，提出了pcci（预混充量压燃）技术，使缸内充量在压缩至上止点前充分预混，发生着火。2009年，reitz等人提出了rcci（反应活性控制压燃）技术。在rcci燃烧模式下，低活性燃料（lrf）通过歧管喷射器注入进气歧管中，充分预混后在进气阶段进入缸内。随后，在接近上止点处，高活性燃料通过缸内直喷进入缸内，与缸内低活性燃料形成较大的反应活性梯度，实现分层燃烧。

2. 研究的基本内容与方案

本课题将针对柴油-天然气rcci发动机展开。基于cfd（计算流体动力学）软件converge，根据某rcci发动机作为原型机，建立柴油-天然气rcci发动机数值计算模型。经过模型验证后，本课题将根据模拟所得的流场分布和性能参数和排放特性，研究rcci发动机的主要控制策略，分析各类控制参数对rcci发动机燃烧过程、流动过程与排放过程的影响，并结合发动机运行参数进一步提出控制变量的使用范围以及控制建议，优化rcci发动机的工作状态与污染排放。

本研究拟采用的技术路线图如图2.1所示。第一步，本课题将初步建立converge数学计算模型。将原型机的三维立体模型导入converge软件后，自动化生成离散化网格。模拟过程将从进气门关闭后开始，随后活塞压缩至上止点，缸内发生着火-燃烧过程，直至排气阀开启结束。此外，根据原型机运行参数设定，选择相应的柴油-天然气反应机理。基于converge软件的数值求解器，选择合适的湍流模型、喷雾模型、燃烧模型、排放模型等子模型。

第二步，本课题将验证并完善初步建立的数学计算模型。根据原型机的工作模式与参数，选取与验证数据相同的运行参数与结构参数，如转速，喷雾锥角等。将converge软件计算所得的缸压曲线、放热率曲线、排放结果与原型机的实验结果进行对比。当计算结果与验证结果不符时，根据对比结果微调子模型，进行再次验证。当计算结果与验证结果相对接近时，选取此计算模型进行后续的模拟分析。

3. 研究计划与安排

第1~2周：完成约5000字外文翻译；

第3~4周：查阅文献完成文献综述和开题报告；

第5~6周：了解rcci发动机模拟的国内外研究现状并在converge软件中初步建立rcci发动机数值计算模型；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 白卫星. 内燃机原理若干问题的分析研究[j]. 内燃机与配件, 2018(3):43-44.

[2] 钱伯章,李敏.能源结构随能源需求增长而持续多样化——2018年世界能源统计年鉴解读[j].中国石油和化工经济分析,2018(08):51-54.

[3] 顾长智,李娜,刘树利,徐靖.marpol公约附则vi2011年修正案对我国的影响及履约对策[j].世界海运,2012,35(07):11-14.