正庚烷低溫氧化機理構建及缸內燃燒過程模擬
發(fā)布時間：2021-06-22 15:55
高強化柴油機廣泛應用于對功率密度有較高要求的工程車輛及特種車輛,在高強度狀態(tài)下,為了保證機體的強度,柴油機常采用更小壓縮比,導致壓縮行程末期缸內溫度較低,給柴油機的著火、冷起動和低溫穩(wěn)定工作帶來挑戰(zhàn)。深入探究柴油的低溫燃燒過程對指導高強度柴油機的冷機工作策略開發(fā)有理論意義。柴油包含多種組分,常采用標志燃料研究其燃燒機理。正庚烷具有和柴油相近的十六烷值,常被用于預測柴油著火過程。本文基于氣相動力學分析軟件CHEMKIN-Pro研究了正庚烷的低溫氧化過程中主要基元的時間歷程、冷熱焰轉化及著火延遲,構建了69種基元、102步反應的簡化機理,并以此為基礎研究了零維單區(qū)的柴油機燃燒過程。對比研究了被廣泛認可的12種正庚烷氧化機理,基于文獻數據分析了這些機理在不同溫度、壓力與當量比條件下預測的基元濃度時間歷程以及滯燃期。結果表明,美國勞倫斯國家實驗室（LLNT）Seiser的詳細反應機理在低溫條件下具有最為準確的預測精度,威斯康星大學麥迪遜分校Patel的簡化反應機理在高溫環(huán)境下表現較好,其余機理的預測精度有所不足�；谡榈蜏匮趸^程的仿真分析,確定了最為核心的基元反應組成骨架機理,通過產率分...
【文章來源】：華北水利水電大學河南省
【文章頁數】：92 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
CHEMKIN-Pro常用領域及模型
2.研究方法與模型15圖2-2CHEMKIN-Pro運行結構圖Figure2-2OperationalstructurediagramofCHEMKIN-Pro使用CHEMKIN-Pro軟件計算一般分為五個步驟：1.確定模擬方法。CHEMKIN為化學反應流的建模提供了一種模塊化方法，即取即用的反應器模型解決了各種理想化的流動條件。對于一些簡單的系統(tǒng)，直接根據反應器模塊的屬性進行簡單選擇；對于比較復雜系統(tǒng)，可以采用多種反應器模塊聯合來實現相關功能；2.創(chuàng)建模型的反應器系統(tǒng)。開放性反應器必須具備出、入口端口，其間還可以鏈接其他反應器或反應網格，以達成一個完整的模擬系統(tǒng)。3.準備所需反映文件。
華北水利水電大學學位論文16氣相動力學文件（mech.inp）及熱力學文件（therm.dat）是任一反應機理都必需的預處理文件，是所有程序計算的基矗表面動力學文件（surf.inp）和傳輸文件（tran.dat）則可根據不同反應器屬性進行添加使用。氣相動力學文件包含了氣相成分組成、氣相化學反應及相關的Arrhenius數據等信息。表面動力學文件包含兩相反應所需的各種信息如表面結構、表面和體內的成分組成及熱力學數據、表面化學反應等，以處理催化反應、化學氣相沉積、固體腐蝕等多相反應。傳輸文件提供氣相多組分粘度、熱傳導系數、擴散系數和熱擴散系數等。用戶編寫的輸入文件及熱力學文件經由預處理器生成相關文件動態(tài)鏈接，隨后由子程序進行后續(xù)處理。氣相動力學處理器的文件動態(tài)鏈接可直接進入子程序，也可以被表面動力學和傳輸預處理器進行調用。4.設置反應器及入口條件參數。CHEMKIN輸入文件是研究者之間交換信息的標準，主要有幾何參數，反應條件參數和算法參數。5.運行模型并進行后處理。2.2.仿真模型選擇及參數確定2.2.1.均質閉式反應器均質閉式反應器（HomogeneousBarchReactor，HBR）是最為簡單的反應機理，該反應器假定容器內的混合氣充分均勻，且不存在溫度梯度及氣體與反應器的熱交換現象，常被用于模擬瞬時工況下燃料的滯燃期測量。圖2-3均質閉式反應器Figure2-3HomogeneousBarchReactorHBR反應器具有多種備選求解類型，既可以設定恒壓或定容環(huán)境求解能量方程，還可以設定恒壓與恒溫、定容與恒溫的環(huán)境進行模擬，根據本文研究內容分析，最終選取恒壓求解能量方程工況進行后續(xù)研究。閉式反應器的共有特點即為忽略進氣對反應環(huán)境影響，而均勻分布的混合氣也減少
【參考文獻】：
期刊論文
[1]低溫地域綠色數據中心柴油發(fā)電機組的熱管理系統(tǒng)[J]. 田智會,許乃強. 移動電源與車輛. 2019(02)
[2]柴油機高原低溫起動措施[J]. 彭飛. 低碳世界. 2018(08)
[3]可再生能源綜合利用的研究現狀與展望[J]. 吳利樂,鄭源,王愛華,任巖. 華北水利水電大學學報(自然科學版). 2015(03)
[4]高寒環(huán)境下油脂潤滑泵站的研制[J]. 姚林曉,上官林建,趙明章,劉棟,王春虎,吳迪. 華北水利水電大學學報(自然科學版). 2015(02)
[5]12V280ZJ型柴油機起動試驗與分析[J]. 郭元梅,羊正儀. 內燃機車. 2000(08)
博士論文
[1]柴油均質壓燃（HCCI）發(fā)動機燃燒過程數值模擬和實驗研究[D]. 黃豪中.天津大學 2007
碩士論文
[1]重型柴油機冷起動性能研究[D]. 張小田.天津大學 2017
本文編號：3243124
【文章來源】：華北水利水電大學河南省
【文章頁數】：92 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
CHEMKIN-Pro常用領域及模型
2.研究方法與模型15圖2-2CHEMKIN-Pro運行結構圖Figure2-2OperationalstructurediagramofCHEMKIN-Pro使用CHEMKIN-Pro軟件計算一般分為五個步驟：1.確定模擬方法。CHEMKIN為化學反應流的建模提供了一種模塊化方法，即取即用的反應器模型解決了各種理想化的流動條件。對于一些簡單的系統(tǒng)，直接根據反應器模塊的屬性進行簡單選擇；對于比較復雜系統(tǒng)，可以采用多種反應器模塊聯合來實現相關功能；2.創(chuàng)建模型的反應器系統(tǒng)。開放性反應器必須具備出、入口端口，其間還可以鏈接其他反應器或反應網格，以達成一個完整的模擬系統(tǒng)。3.準備所需反映文件。
華北水利水電大學學位論文16氣相動力學文件（mech.inp）及熱力學文件（therm.dat）是任一反應機理都必需的預處理文件，是所有程序計算的基矗表面動力學文件（surf.inp）和傳輸文件（tran.dat）則可根據不同反應器屬性進行添加使用。氣相動力學文件包含了氣相成分組成、氣相化學反應及相關的Arrhenius數據等信息。表面動力學文件包含兩相反應所需的各種信息如表面結構、表面和體內的成分組成及熱力學數據、表面化學反應等，以處理催化反應、化學氣相沉積、固體腐蝕等多相反應。傳輸文件提供氣相多組分粘度、熱傳導系數、擴散系數和熱擴散系數等。用戶編寫的輸入文件及熱力學文件經由預處理器生成相關文件動態(tài)鏈接，隨后由子程序進行后續(xù)處理。氣相動力學處理器的文件動態(tài)鏈接可直接進入子程序，也可以被表面動力學和傳輸預處理器進行調用。4.設置反應器及入口條件參數。CHEMKIN輸入文件是研究者之間交換信息的標準，主要有幾何參數，反應條件參數和算法參數。5.運行模型并進行后處理。2.2.仿真模型選擇及參數確定2.2.1.均質閉式反應器均質閉式反應器（HomogeneousBarchReactor，HBR）是最為簡單的反應機理，該反應器假定容器內的混合氣充分均勻，且不存在溫度梯度及氣體與反應器的熱交換現象，常被用于模擬瞬時工況下燃料的滯燃期測量。圖2-3均質閉式反應器Figure2-3HomogeneousBarchReactorHBR反應器具有多種備選求解類型，既可以設定恒壓或定容環(huán)境求解能量方程，還可以設定恒壓與恒溫、定容與恒溫的環(huán)境進行模擬，根據本文研究內容分析，最終選取恒壓求解能量方程工況進行后續(xù)研究。閉式反應器的共有特點即為忽略進氣對反應環(huán)境影響，而均勻分布的混合氣也減少
【參考文獻】：
期刊論文
[1]低溫地域綠色數據中心柴油發(fā)電機組的熱管理系統(tǒng)[J]. 田智會,許乃強. 移動電源與車輛. 2019(02)
[2]柴油機高原低溫起動措施[J]. 彭飛. 低碳世界. 2018(08)
[3]可再生能源綜合利用的研究現狀與展望[J]. 吳利樂,鄭源,王愛華,任巖. 華北水利水電大學學報(自然科學版). 2015(03)
[4]高寒環(huán)境下油脂潤滑泵站的研制[J]. 姚林曉,上官林建,趙明章,劉棟,王春虎,吳迪. 華北水利水電大學學報(自然科學版). 2015(02)
[5]12V280ZJ型柴油機起動試驗與分析[J]. 郭元梅,羊正儀. 內燃機車. 2000(08)
博士論文
[1]柴油均質壓燃（HCCI）發(fā)動機燃燒過程數值模擬和實驗研究[D]. 黃豪中.天津大學 2007
碩士論文
[1]重型柴油機冷起動性能研究[D]. 張小田.天津大學 2017
本文編號：3243124
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