內燃機的排放問題一直以來是行業(yè)中關注的重點,國際上越來越多的組織提出了越發(fā)嚴格的法律法規(guī)來控制內燃機的排放。船用低速二沖程柴油機作為船舶的主要動力裝置,IMO組織于2016年頒布Tier III法規(guī)對船用二沖程柴油機的排放做出了限制。顆粒物作為柴油機的主要排放物得到了廣泛的關注,越來越多用來描述碳煙顆粒形成過程的碳煙模型被提出。但是船機燃油目前以重硫柴油為主,由于其物理化學性質十分復雜、而且船機實驗的成本高昂,而采用數(shù)值模擬計算研究精度高而成本低,據(jù)此,在本文中將使用數(shù)值模擬的方法計算船機的碳煙顆粒的排放情況。船用柴油的成分復雜且含硫量較高,目前世界上沒有合適的描述船用柴油的化學動力學反應機理,因此在本文中進行模擬計算時使用正庚烷的反應機理來代替柴油。隨著對碳煙顆粒形成機理的認識不斷加深,學者們發(fā)現(xiàn)PAHs對碳煙顆粒的形成有很大影響。因此,在本文中構建了一個正庚烷-PAH化學反應動力學機理來模擬計算碳煙生成,并將該機理模擬得到的點火延遲時刻與LLNL機理和激波管實驗數(shù)據(jù)進行對比。我們研究了不同的碳煙模型,包括經驗模型、現(xiàn)象學模型和詳細模型對碳煙排放的影響,發(fā)現(xiàn)詳細模型和現(xiàn)象學模型的碳煙生成曲線趨勢不相同,得到的碳煙質量是經驗模型詳細模型現(xiàn)象學模型。而數(shù)量密度曲線都是先增加后減少再趨于穩(wěn)定的趨勢。而經驗模型所生成的碳煙質量只與缸內的壓力和溫度相關。然后研究了不同性質燃料和SOI對碳煙排放的影響,結果發(fā)現(xiàn)將燃油性質由C_7H_(16)改為DIESEL后,詳細模型得到的碳煙質量大于現(xiàn)象學模型,數(shù)量密度增大,詳細模型PSM的粒徑分布結果發(fā)現(xiàn)生成的碳煙顆粒直徑基本都在20nm以下,且平均碳煙直徑有所增加。而改變SOI后,隨著噴油時刻的推遲,壓力和溫度都有所下降,指示燃油消耗率提高而指示功率下降,NO_X和HC的排放逐漸減少,CO_2的排行逐漸增加,而Soot-Mass和碳煙數(shù)量密度逐漸增加。最后本文在研究UDF中DALIAN模型的基礎上對碳煙不同生成過程的方程上做出了修改,研究改進后碳煙模型與原模型的碳煙排放對比,發(fā)現(xiàn)缸內壓力、溫度和主要產物基本沒有變化,而乙炔和A_4的變化比較明顯,最后得到的碳煙的質量和數(shù)量密度都有所減少。綜上所述,本文對船用低速二沖程柴油機的碳煙排放用不同的碳煙模型進行了對比研究,研究了優(yōu)化模型的方法,為建立船機碳煙生成機理奠定了基礎,改善碳煙排放提供理論依據(jù)。
【學位單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U664.121
【部分圖文】：

柴油機顆粒物主要組分Figure1-1TheKeyComponentsinParticleMatter

圖 1-2 柴油機顆粒物結構圖Figure1-2 The Structure of Particle粒物本身的結構成分復雜的原因，想要精確計算算機的計算能力有極大的要求，這在現(xiàn)階段的技

圖 1-3 碳煙的生成過程[14]Figure1-3 The Formation Process of Soot為了進行碳煙的排放研究，目前主要分為兩種方法，一種是實驗研究，另外種就是數(shù)值模擬研究。實驗研究是在試驗臺架上進行的，是進行理論研究的前
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本文編號：2845770