本文關鍵詞：甲醇-柴油混合燃料燃燒過程數(shù)值模擬分析

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【摘要】：節(jié)能、減排是內(nèi)燃機研究的永久性課題。替代燃料是解決這兩個問題最有效的手段之一,其中甲醇是一種非常好的替代燃料,不僅來源廣泛,還能促進柴油的完全燃燒,降低排放,是當前替代燃料的研究熱點之一。內(nèi)燃機性能的好壞主要由缸內(nèi)燃燒過程控制,本文選用乳化法對柴油甲醇進行混合,通過對甲醇-柴油混合燃料發(fā)動機的燃燒過程進行數(shù)值模擬研究,探究替代能源甲醇的性能。本文以WD615系列柴油機為研究對象,基于AVL FIRE燃燒仿真軟件,配制甲醇體積分數(shù)為5%(M5)、10%(M10)、15%(M15)的甲醇-柴油混合燃料,分別分析等循環(huán)噴射質量和等燃料低熱值時,缸內(nèi)壓力、溫度、排放物濃度的變化,通過與原機進行對比研究得出:(一)循環(huán)噴油質量一定時,由于甲醇的低熱值略低于柴油的1/2,隨著甲醇比例的增加,缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力減小,但峰值均出現(xiàn)在367°CA附近,缸內(nèi)溫度略有降低。柴油中添加甲醇燃料后使柴油機的動力性有所下降,但甲醇燃燒速度快,燃燒持續(xù)期縮短,放出的廢氣余熱量減少,熱效率提高,改善了柴油機的經(jīng)濟性。由于甲醇的汽化熱大,缸內(nèi)的混合氣溫度降低,致使隨著添加甲醇比例的增大,氮氧化物的排放降低。添加甲醇后,在滯燃期延長和甲醇燃燒速度快兩個因素共同作用下,使得當添加甲醇比例大于5%時,碳煙排放減小,燃用M10和M15混合燃料碳煙排放與燃用柴油相比,分別降低了6.9%和17.7%,而燃用M5時,碳煙排放幾乎持平。(二)燃料低熱值一定時,隨著甲醇比例的增加,循環(huán)噴油量增加,噴油提前,缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力升高,溫度降低,氮氧化物和碳煙排放量都有所降低。不同進氣壓力、進氣溫度和噴油正時對其影響分析如下:(1)進氣壓力和溫度影響著柴油機的進氣量和滯燃期長短,進氣溫度不變,進氣壓力增大時,過量空氣系數(shù)a?增大,滯燃期縮短,缸內(nèi)壓力和壓力升高率增大,缸內(nèi)平均溫度下降,氮氧化物和碳煙排放減小;進氣壓力不變,進氣溫度升高時,缸內(nèi)燃燒溫度升高,缸內(nèi)壓力下降,氮氧化物和碳煙排放都有所增加。(2)噴油提前角過大或過小都影響著柴油機燃燒過程和性能,增大噴油提前角,燃燒始點提前,缸內(nèi)壓力和壓力升高率增大,溫度升高,缸內(nèi)氮氧化物的排放增加,但碳煙排放受噴油正時的影響規(guī)律不定,因此,在發(fā)動機實際工作過程中,需根據(jù)具體情況確定合適的噴油提前角。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK421

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本文編號：1282592