當(dāng)前傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)正朝著更高壓力、低火焰溫度和稀薄燃燒等方向發(fā)展。作為第四種物質(zhì)聚集狀態(tài),等離子體可與燃料分子碰撞,產(chǎn)生高溫和催化效果以加速燃料氧化,有效縮短點(diǎn)火延遲時(shí)間,提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化點(diǎn)火和助燃的目的。本文通過(guò)數(shù)值模擬平臺(tái)對(duì)等離子體對(duì)甲烷/空氣點(diǎn)火和燃燒特性的影響進(jìn)行研究,主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:首先,利用開(kāi)源CFD軟件OpenFOAM,根據(jù)需求進(jìn)行子模塊自主編程,從軟件理論基礎(chǔ)、組成和應(yīng)用等方面進(jìn)行介紹,建立對(duì)沖層流預(yù)混模型并分析燃燒過(guò)程。結(jié)果顯示:等離子體分布與甲烷燃燒過(guò)程關(guān)系密切,促進(jìn)點(diǎn)火和助燃。其次,以詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理GRI-MECH 3.0為基礎(chǔ),利用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)軟件CHEMKIN探究等離子體種類(lèi)和濃度變化對(duì)甲烷燃燒過(guò)程中的點(diǎn)火延遲、燃燒特性和放熱率變化的影響規(guī)律。結(jié)果表明:等離子體的加入有助于縮短點(diǎn)火延遲時(shí)間、提高缸內(nèi)最高壓力和溫度,并且O自由基的作用效果優(yōu)于H。通過(guò)比較濃度分別為0.5%、1%和1.5%的自由基O對(duì)甲烷燃燒特性的影響,表明增大O濃度可以使缸內(nèi)燃燒溫度和壓力升高,促進(jìn)燃燒反應(yīng)進(jìn)程,但O濃度過(guò)大對(duì)點(diǎn)火助燃效果提升不明顯。自由基的加入會(huì)使著火時(shí)... 

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 能源現(xiàn)狀與政策
    1.3 等離子體助燃研究進(jìn)展
        1.3.1 等離子體基本概念及應(yīng)用
        1.3.2 等離子體基本參數(shù)及產(chǎn)生
        1.3.3 點(diǎn)火助燃機(jī)理研究
    1.4 選題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容
第2章 計(jì)算軟件及數(shù)值模型
    2.1 引言
        2.1.1 OpenFOAM發(fā)展歷史
        2.1.2 OpenFOAM特點(diǎn)
    2.2 OpenFOAM架構(gòu)
    2.3 應(yīng)用范圍
    2.4 基本控制方程
    2.5 相關(guān)物理模型
    2.6 本章小結(jié)
第3章 對(duì)沖層流預(yù)混CH_4/空氣燃燒數(shù)值模擬
    3.1 研究背景
    3.2 物理模型
    3.3 幾何模型建立
        3.3.1 模型建立準(zhǔn)則
        3.3.2 幾何模型
    3.4 初始和邊界條件
    3.5 物理特性
    3.6 熱物性設(shè)置
    3.7 方程求解的時(shí)間控制和算法
        3.7.1 設(shè)定流程控制文件
        3.7.2 設(shè)置離散格式
        3.7.3 選擇方程求解器和算法控制
    3.8 后處理及結(jié)果分析
        3.8.1 后處理軟件
        3.8.2 關(guān)鍵位置流場(chǎng)矢量圖
        3.8.3 反應(yīng)機(jī)理探究
    3.9 本章小結(jié)
第4章 等離子體對(duì)CH_4/空氣燃燒反應(yīng)的影響
    4.1 引言
    4.2 CHEMKIN軟件基礎(chǔ)
        4.2.1 理論模型介紹
        4.2.2 模型建立
        4.2.3 數(shù)值模擬初始條件
    4.3 等離子體對(duì)燃燒特性的影響
        4.3.1 不同等離子體對(duì)甲烷燃燒的影響
        4.3.2 等離子體對(duì)壓力升高率的影響
        4.3.3 等離子體濃度對(duì)甲烷燃燒特性的影響
    4.4 等離子體對(duì)放熱率的影響
        4.4.1 不同等離子體對(duì)放熱率的影響
        4.4.2 等離子體濃度對(duì)放熱率的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 臭氧對(duì)天然氣均質(zhì)壓縮燃燒的影響
    5.1 引言
    5.2 模型建立
    5.3 結(jié)果分析與討論
        5.3.1 臭氧濃度對(duì)缸內(nèi)燃燒特性的影響
        5.3.2 進(jìn)氣溫度對(duì)燃燒過(guò)程的影響
        5.3.3 進(jìn)氣壓力對(duì)燃燒過(guò)程的影響
        5.3.4 壓縮比對(duì)燃燒過(guò)程的影響
        5.3.5 當(dāng)量比對(duì)燃燒過(guò)程的影響
    5.4 本章小結(jié)
第6章 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 未來(lái)展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]“十三五”國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃綱要亮點(diǎn)解析[J]. 張占斌.  環(huán)境保護(hù). 2016(05)
[4]等離子體助燃技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究[J]. 楊衛(wèi)東.  科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊. 2015(15)
[5]中國(guó)制造2025[J]. 黎麗,謝偉,魏書(shū)傳,汪楊.  金融經(jīng)濟(jì). 2015(13)
[6]傳統(tǒng)燃燒與等離子體助燃的燃燒室數(shù)值仿真[J]. 劉興建,何立明,宋振興,蘇建勇,王景杰,于錦祿.  燃燒科學(xué)與技術(shù). 2015(02)
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[10]等離子體射流點(diǎn)火器點(diǎn)火特性的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 趙兵兵,何立明,蘭宇丹,丁未,王育虔.  高電壓技術(shù). 2013(07)

博士論文
[1]基于OpenFOAM平臺(tái)的木質(zhì)生物質(zhì)多組分熱解及燃燒特性數(shù)值模擬研究[D]. 丁彥銘.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]燃燒計(jì)算中火焰面模型的研究[D]. 陸陽(yáng).中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于OpenFOAM的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的大渦數(shù)值模擬[D]. 曾佑杰.大連理工大學(xué) 2015
[2]剛性圓柱繞流以及穩(wěn)定性的研究[D]. 王力.江蘇大學(xué) 2015
[3]非平衡等離子體對(duì)汽油和甲烷燃燒影響的數(shù)值模擬研究[D]. 王回春.合肥工業(yè)大學(xué) 2014
[4]OpenFOAM中穩(wěn)態(tài)大氣邊界層風(fēng)洞的開(kāi)發(fā)研究[D]. 張洪華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[5]基于VOF方法的噴嘴空穴流動(dòng)與近場(chǎng)噴霧數(shù)值模擬研究[D]. 林宇星.南昌大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3664482