开题报告的写作方法—例子.doc

防爆柴油机排气系统的设计与分析 研究目标 （要求） 根据《MT990-2006矿用防爆柴油机通用技术条件》，煤矿井下机车所使用的柴油机任何表面温度不得高于150℃，废气排出口温度不得高于； （目标） 本课题的目标是设计出一套防爆柴油机排气系统。该系统要符合国家标准规定，表面温度低于150℃，。而且该结构要简单、体积小、排气背压小。为消灭废气中火星而设的排气阻火栅栏要具备易清洗、拆卸方便、排气背压小、制造成本低等优点。 分解的主要研究内容 （1）根据相关的国家规定，从降温与灭火星这两个方面设计出柴油机排气系统的防爆方案及部分结构形式与尺寸。（关键技术） （2）利用Pro/ENGINEER建立排气防爆系统的具体模型。 （3）然后运用FLUENT软件对整个柴油机排气系统内部废气进行流体动力学分析。（关键技术） （4）通过废气速度场和压力场的分析来验证所设计的合理性，并将不合理的地方进行改进。 目的和意义： 防爆柴油机[1]，泛指用于潜在爆炸性气体、可燃性气体、蒸汽及粉尘环境的柴油机。（概念）这种柴油机具有防爆性能，在爆炸性环境中工作不会点燃环境气体、蒸汽和粉尘，且排放符合特殊环境规定的要求。（功能）在我国，以煤炭为主的能源结构中，随着追求经济的快速发展，煤炭的开采量随之增加。作为矿井主要运输设备的以防爆柴油机为牵引力的防爆机车的需求量也随之增加[2]。但因为井下存在着瓦斯和煤尘等易燃、易爆物质以及国家对于煤矿作业安全和对工作人员的健康安全的重视，防爆柴油机的研究就变得越来越重要。（实际情况）作为防爆柴油机的关键部位，排气系统将燃烧室中出来的废气进行处理并将其排出体外，若因处理不当导致的废气温度过高或废气中带有火星将会引起煤矿的爆炸。（目的）所以排气系统结构设计直接影响到柴油机的防爆性能，对它的研究对国民经济的实践与发展具有十分重要的意义。（意义，与前面的描述共同表达） 1.1 防爆柴油机排气系统国内外研究现状 1.1.1 国外研究现状 20世纪初，国外煤矿开始对防爆柴油机投入了研究[2]。30年代时，防爆柴油机开始作为辅助运输的动力装置投入使用。50年代到60年代时，煤矿井下辅助运输的机械化问题引起了部分采煤国家的重视。到了20世纪70年代到80年代时，国外采煤国家已前后建立了煤矿辅助运输系统及装备，并因此获得了巨大的经济效益。 1988年,JAN Currie，MA，CEng[3]等℃之下 2002年，MATSUMOT0 HIROYUKI[4]在分析了废气湿式处理系统的缺点后，提出了由改进的阻火器、氧化催化剂、陶瓷过滤器以及火焰捕集器组成的排气干式处理系统的概念，并通过对这种系统的废气分析，说明了该系统的温度水平和废气排放均达到了国家要求。这种系统避免了废气湿式处理系统需要随时供水，保持水洗箱洁净和经常洗涤等这些麻烦。 2004年，Christoph Kersetnt[5]通过对透明视窗内火焰进行拍摄的方法，观测到了阻火器中火焰的整个传播过程以及它的淬熄能力。说明了火焰在阻火栅栏传播过程中会熄灭，但在离开阻火栅栏一段距离后将会产生爆炸。这证明熄灭的火焰中存在某些活性物质，经过阻火层后将阻火器出口端的可燃气引燃，这种实验现象表明阻火器设计时要具备更高要求的阻火性能。 2012年，R.Situ[6]研究了井下防爆柴油机湿式废气处理系统中的水洗箱 ，阐述了水洗箱的两个作用，第一是熄灭废气中的火焰，第二是将排气中的污染物去除。（结构变化与发展） 1.1.2 国内研究现状 防爆柴油机排气系统在国内的研究起步较晚。煤炭科学研究总院太原分院于1990年研发出了TY6/20FB型井下客货两用胶轮车[7]，该车设计的废气处理箱不仅带有自动补水箱，而且还带有双栅栏，这项创新技术达到了国际水平。2006年煤炭科学研究总院研制了WqC2J型煤矿防爆胶轮车[8]，该车采用可拆卸框片式水冷却双波纹排气管、排气防爆栅栏、多循环湿式水净化废气处理箱。（结构） 20世纪90年代，三维建模软件和仿真软件的普及，为防爆柴油机的设计提供了一个很好的开发平台。国内学者开始运用流体力学分析软件对排气系统进行优化。 2006年，大连理工大学胡春明[9]建立了非稳态预混火焰在经过平板狭缝时的控制方程组及二维理论模型，利用FLUENT进行了网格独立性分析，模拟了不同速度的甲烷／空气、丙烷／空气预混火焰在不同壁面温度及不同狭缝宽度的二维平板狭缝中传播与淬熄，获得了火焰在不同条件下的淬熄长度。通过对火焰速度、壁面温度、狭缝间距对火焰传播与淬熄的影响的研究，不仅得出了在平板狭缝中预混火焰传播与淬熄的规律，而且还得出火焰速度、壁面温度、狭缝间距与淬熄长度的无量纲关系式，以及无量纲常数C算图，这些结论为阻火器的工程应用及研究设计提供了参考。 2007年,北京科技大学冯茂林[10]在610