發(fā)布時間：2017-10-11 13:49

  本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)燃用正丁醇—柴油混合燃料的試驗及數(shù)值模擬研究

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【摘要】：隨著環(huán)境問題與能源危機(jī)的日益突出,發(fā)展代用燃料已經(jīng)成為內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排的有效途徑之一。國內(nèi)外的試驗研究表明,正丁醇作為第二代生物燃料,可以顯著降低柴油機(jī)碳煙的排放。本文主要通過發(fā)動機(jī)臺架試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式,研究不同比例的正丁醇和不同渦流比對發(fā)動機(jī)動力性、排放性和經(jīng)濟(jì)性的影響�；ト苄栽囼灡砻�:常溫常壓下,正丁醇和柴油在不添加任何助溶劑的條件下能迅速混合,且互溶性和穩(wěn)定性都很好。B40(正丁醇體積比例40%)混合燃料靜置7天不出現(xiàn)分層現(xiàn)象。燃燒性能試驗表明:100%負(fù)荷工況下,B0~B30范圍內(nèi),混合燃料的滯燃期逐漸延長,且缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力逐漸升高。額定工況下,B40混合燃料的缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力相對于純柴油降低10.5%,功率降低,不能滿足動力要求。排放性能試驗表明:小負(fù)荷(10%,25%)時,混合燃料的碳煙和NO排放略低于純柴油。中等負(fù)荷(50%)時,隨著正丁醇比例的增加,混合燃料的碳煙排放逐漸降低,NO排放基本不變。大負(fù)荷(75%,100%)時,隨著正丁醇比例的增加,NO排放升高,碳煙排放顯著降低。相同負(fù)荷條件下,隨著正丁醇比例的增加,HC排放先降低后升高。其中,B15混合燃料的HC排放最低。大負(fù)荷時,CO排放隨著正丁醇比例的增加而逐漸降低,而中小負(fù)荷時,CO排放逐漸升高。經(jīng)濟(jì)性能試驗表明:B5~B20混合燃料的燃油消耗率相對于純柴油上升不明顯。B30混合燃料的折合燃油消耗率相對于純柴油最高上升4.7%,B40混合燃料上升幅度為23%。由于本試驗發(fā)動機(jī)主要全負(fù)荷運(yùn)行,因此B30為最優(yōu)方案。數(shù)值模擬結(jié)果表明:純柴油條件下,隨著渦流比的增加,缸內(nèi)平均壓力峰值、缸內(nèi)最高平均溫度、累積放熱量和NO排放都逐漸升高,而碳煙排放逐漸降低。B20條件下,隨著渦流比的增加,缸內(nèi)平均壓力峰值、缸內(nèi)平均溫度逐漸升高,累積放熱量和碳煙排放逐漸降低,NO排放呈先升高后降低的趨勢。B30條件下,隨著渦流比的增加,缸內(nèi)平均壓力峰值、缸內(nèi)平均溫度、NO排放呈先升高后降低的趨勢,累積放熱量和碳煙排放逐漸下降。數(shù)值模擬結(jié)果對比分析,從增強(qiáng)動力性和降低排放性的角度出發(fā),當(dāng)燃料為純柴油時,SR1(渦流比為1)為最優(yōu)方案;當(dāng)燃料為B20和B30時,SR3.4為最優(yōu)方案。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 正丁醇 燃燒 排放 渦流比
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK428.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 課題背景及研究意義11-13
• 1.2 柴油機(jī)主要排放物的危害及生成機(jī)理13-16
• 1.2.1 CO生成機(jī)理13-14
• 1.2.2 HC生成機(jī)理14
• 1.2.3 NO_x生成機(jī)理14-15
• 1.2.4 碳煙生成機(jī)理15-16
• 1.3 降低柴油機(jī)排放的主要方法16-20
• 1.3.1 機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)16-18
• 1.3.2 后處理凈化技術(shù)18-19
• 1.3.3 代用燃料19-20
• 1.4 正丁醇作為替代燃料的優(yōu)點20-21
• 1.5 柴油-正丁醇混合燃料的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21-24
• 1.5.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀21-23
• 1.5.2 國外研究現(xiàn)狀23-24
• 1.6 論文研究主要內(nèi)容24-25
• 第二章 互溶性試驗研究及臺架試驗介紹25-35
• 2.1 柴油-正丁醇混合燃料的摻燒方法25-26
• 2.2 柴油和正丁醇的互溶性試驗研究26-27
• 2.2.1 試驗儀器及步驟26
• 2.2.2 試驗結(jié)果及分析26-27
• 2.3 臺架試驗裝置27-32
• 2.3.1 試驗發(fā)動機(jī)28-29
• 2.3.2 試驗主要設(shè)備儀器29
• 2.3.3 燃燒數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)29-30
• 2.3.4 排放分析系統(tǒng)30-32
• 2.4 參數(shù)定義32
• 2.4.1 正丁醇體積比例的定義32
• 2.4.2 折合燃油消耗率32
• 2.5 試驗方案與研究方法32-34
• 2.5.1 試驗方案32-33
• 2.5.2 研究方法33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 摻混比對正丁醇-柴油混合燃料性能影響的試驗研究35-45
• 3.1 摻混比對正丁醇-柴油混合燃料燃燒性能影響的試驗結(jié)果35-37
• 3.1.1 缸內(nèi)燃燒壓力結(jié)果分析35-36
• 3.1.2 缸內(nèi)燃燒放熱率結(jié)果分析36-37
• 3.2 摻混比對正丁醇-柴油混合燃料排放性能影響試驗結(jié)果37-42
• 3.2.1 NO排放結(jié)果分析37-39
• 3.2.2 碳煙排放結(jié)果分析39-40
• 3.2.3 HC排放結(jié)果分析40-41
• 3.2.4 CO排放結(jié)果分析41-42
• 3.3 摻混比對正丁醇-柴油混合燃料經(jīng)濟(jì)性能影響試驗結(jié)果42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 渦流比對正丁醇-柴油混合燃料性能影響的數(shù)值模擬研究45-59
• 4.1 正丁醇-柴油混合燃料CFD模型建立及驗證45-49
• 4.1.1 軟件介紹45-46
• 4.1.2 網(wǎng)格劃分46-47
• 4.1.3 缸內(nèi)初始條件的設(shè)定47
• 4.1.4 時間步長設(shè)定47-48
• 4.1.5 計算模型選擇48
• 4.1.6 模型驗證48-49
• 4.2 渦流比對正丁醇-柴油混合燃料性能影響的數(shù)值模擬結(jié)果分析49-58
• 4.2.1 缸內(nèi)燃燒壓力結(jié)果分析50-51
• 4.2.2 缸內(nèi)平均溫度結(jié)果分析51-52
• 4.2.3 缸內(nèi)累積放熱量結(jié)果分析52-53
• 4.2.4 NO結(jié)果分析53-54
• 4.2.5 Soot結(jié)果分析54-55
• 4.2.6 渦流比對正丁醇-柴油混合燃料燃空當(dāng)量比的影響55-57
• 4.2.7 三種燃料不同渦流比下排放數(shù)據(jù)比較57-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 第五章 全文總結(jié)與展望59-61
• 5.1 全文總結(jié)59-60
• 5.2 工作展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65-66
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66

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本文編號：1012892