本文關(guān)鍵詞：甲醇-柴油混合燃料燃燒過(guò)程數(shù)值模擬分析

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【摘要】：節(jié)能、減排是內(nèi)燃機(jī)研究的永久性課題。替代燃料是解決這兩個(gè)問(wèn)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(lái)源廣泛,還能促進(jìn)柴油的完全燃燒,降低排放,是當(dāng)前替代燃料的研究熱點(diǎn)之一。內(nèi)燃機(jī)性能的好壞主要由缸內(nèi)燃燒過(guò)程控制,本文選用乳化法對(duì)柴油甲醇進(jìn)行混合,通過(guò)對(duì)甲醇-柴油混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程進(jìn)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(jī)為研究對(duì)象,基于AVL FIRE燃燒仿真軟件,配制甲醇體積分?jǐn)?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(zhì)量和等燃料低熱值時(shí),缸內(nèi)壓力、溫度、排放物濃度的變化,通過(guò)與原機(jī)進(jìn)行對(duì)比研究得出:(一)循環(huán)噴油質(zhì)量一定時(shí),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(jī)的動(dòng)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(jī)的經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)和甲醇燃燒速度快兩個(gè)因素共同作用下,使得當(dāng)添加甲醇比例大于5%時(shí),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(shí),碳煙排放幾乎持平。(二)燃料低熱值一定時(shí),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(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度和噴油正時(shí)對(duì)其影響分析如下:(1)進(jìn)氣壓力和溫度影響著柴油機(jī)的進(jìn)氣量和滯燃期長(zhǎng)短,進(jìn)氣溫度不變,進(jìn)氣壓力增大時(shí),過(guò)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(jìn)氣壓力不變,進(jìn)氣溫度升高時(shí),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(guò)大或過(guò)小都影響著柴油機(jī)燃燒過(guò)程和性能,增大噴油提前角,燃燒始點(diǎn)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?chē)娪驼龝r(shí)的影響規(guī)律不定,因此,在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作過(guò)程中,需根據(jù)具體情況確定合適的噴油提前角。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK421

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本文編號(hào)：1282592