本文關鍵詞：摻氫天然氣HCCI發(fā)動機燃燒特性模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著不可再生的石油資源的日趨減少和人們環(huán)保意識的不斷提高,內燃機代用燃料逐漸受到人們的重視。我國天然氣儲量豐富,其成本為僅為石油的1/3,且燃燒后所排放的有害物質少于石油,如果能將天然氣作為內燃機的替代燃料,不僅可以做到緩和內燃機燃料危機的問題,同時可以減少污染物的排放。眾多學者對內燃機的替代燃料做過研究,其中天然氣摻氫技術受到了學者的高度重視,這種混合燃料對未來汽車行業(yè)的發(fā)展有著深遠的意義和影響。 文中利用Chemkin軟件中的發(fā)動機單區(qū)模型,針對摻氫比在5%及5%以下的天然氣HCCI內燃機的燃燒特性進行了模擬研究。以VolvoTD100發(fā)動機為原型進行建模,模擬計算了天然氣成分為甲烷90%,乙烷10%的HCCI內燃機的燃燒情況,并與文獻當中的相關數(shù)據進行了對比,模擬計算得到的缸內壓力和缸內溫度要略高于實驗的結果,這是因為,模擬計算忽略了氣缸壁的熱量損失,且假定氣缸內各處的溫度和壓力都是相同的,而實際情況是各點的溫度應該略有不同；在缸徑為100mm、沖程120mm、轉速1000rpm、壓縮比為16的單缸發(fā)動機上研究了不同摻氫比(0%、2%、5%)對天然氣HCCI內燃機燃燒特性的影響,隨著摻氫比的增加,著火時刻顯著提前,放熱率升高,氮氧化物排放增加,缸內壓力和缸內溫度有一定提升,這是因為氫氣的燃燒速度要比天然氣快,點火能量低且稀燃極限寬,在天然氣中添加少量的氫氣會對內燃機的燃燒有明顯的促進作用,提高混合氣的燃燒速率,拓寬稀燃極限；在缸徑為100mm、沖程120mm的單缸發(fā)動機上模擬計算了不同進氣溫度、進氣壓力、壓縮比、轉速和過量空氣系數(shù)對5%體積摻氫比的天然氣HCCI內燃機燃燒特性的影響,進氣溫度和進氣壓力的變化對摻氫天然氣發(fā)動機影響較大,兩者的提高都能夠使著火時刻提前,壓縮比越大,缸內壓力和缸內溫度越高,氮氧化物排放越多,提高過量空氣系數(shù)有利于降低NO排放,轉速對摻氫天然氣發(fā)動機的影響較小；利用Chemkin軟件中的發(fā)動機多區(qū)模型,通過化學反應路徑分析模塊,對摻氫天然氣HCCI內燃機的NOx生成機理進行分析,探究NO在發(fā)動機氣缸內的主要生成區(qū)域和主要生成路徑。
【關鍵詞】：天然氣 氫氣 均質壓燃 燃燒模擬
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TK431
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 天然氣發(fā)動機的研究背景與意義9-10
• 1.2 內燃機替代燃料10-13
• 1.2.1 氣體替代燃料11
• 1.2.2 液體替代燃料11-13
• 1.3 HCCI內燃機介紹13-14
• 1.4 HCCI內燃機數(shù)值模擬現(xiàn)狀14-16
• 1.4.1 單區(qū)模型14-15
• 1.4.2 多區(qū)模型15
• 1.4.3 多維模型15-16
• 1.5 天然氣化學反應動力學機理16-17
• 1.6 摻氫天然氣HCCI內燃機的研究進展17-20
• 1.7 本文的研究內容20-21
• 2 HCCI內燃機數(shù)值模擬數(shù)學模型21-29
• 2.1 計算模型21-24
• 2.1.1 控制方程21-23
• 2.1.2 發(fā)動機模型23-24
• 2.2 計算求解24-28
• 2.3 本章小結28-29
• 3 計算結果分析29-53
• 3.1 天然氣HCCI內燃機燃燒過程分析29-31
• 3.2 不同摻氫量對天然氣HCCI內燃機燃燒的影響31-36
• 3.2.1 缸內溫度和壓力32-33
• 3.2.2 NO、NO_2摩爾分數(shù)33-34
• 3.2.3 甲烷、氫氣摩爾分數(shù)34-35
• 3.2.4 CO摩爾分數(shù)35-36
• 3.3 初始參數(shù)對摻燃燒的影響36-47
• 3.3.1 進氣溫度的影響37-39
• 3.3.2 進氣壓力的影響39-41
• 3.3.3 壓縮比的影響41-43
• 3.3.4 轉速的影響43-45
• 3.3.5 過量空氣系數(shù)的影響45-47
• 3.4 氮氧化物排放47-51
• 3.4.1 NO_x生成機理47-49
• 3.4.2 NO生成路徑49-51
• 3.5 本章小結51-53
• 4 結論與展望53-55
• 4.1 結論53-54
• 4.2 展望54-55
• 參考文獻55-58
• 附錄A 符號說明58-59
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況59-60
• 致謝60-61

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 尉慶國;白小磊;張紅光;;甲烷-氫氣-空氣預混合氣燃燒特性研究[J];車輛與動力技術;2011年04期

2 郝劍虹;高海洋;張富興;;煤制油技術在我國的發(fā)展現(xiàn)狀[J];北京汽車;2010年02期

3 李明海;王耀超;王娟;馬凡華;;基于GT-Power對天然氣/氫氣發(fā)動機的性能分析[J];計算機仿真;2010年07期

4 張繼春;李興虎;楊建國;林波;;摻氫比對天然氣發(fā)動機燃燒放熱影響的研究[J];內燃機工程;2009年01期

5 王金華;黃佐華;劉兵;曾科;余金榮;蔣德明;;不同點火時刻下天然氣摻氫缸內直噴發(fā)動機燃燒與排放特性[J];內燃機學報;2006年05期

6 姜磊;李興虎;王宇;張繼春;劉海全;李勇;;天然氣/氫氣混合燃料發(fā)動機的稀燃極限和排放特性試驗研究[J];汽車工程;2008年03期

7 鄭清平;張惠明;鄧玉龍;;壓燃式天然氣發(fā)動機燃燒過程CFD模擬計算中的若干問題[J];燃燒科學與技術;2006年04期

8 韓健;郎靜;;天然氣HCCI發(fā)動機燃燒和排放的CFD研究[J];拖拉機與農用運輸車;2006年05期

9 田方;;二甲醚汽車發(fā)展現(xiàn)狀研究及前景分析[J];汽車實用技術;2012年09期

10 鐘紹華;楊秀林;Miroslaw LW;Yap D;;氫對天然氣均質壓燃(HCCI)影響的實驗研究[J];輕型汽車技術;2007年Z2期

中國重要會議論文全文數(shù)據庫 前1條

1 殷勇;馬凡華;饒如麟;;天然氣摻氫發(fā)動機試驗研究[A];2006年APC聯(lián)合學術年會論文集[C];2006年

中國博士學位論文全文數(shù)據庫 前2條

1 賈明;均質壓燃（HCCI）發(fā)動機著火與燃燒過程的理論與數(shù)值研究[D];大連理工大學;2006年

2 鐘紹華;內燃機均質壓燃（HCCI）的建模和試驗研究[D];華中科技大學;2006年

中國碩士學位論文全文數(shù)據庫 前3條

1 程志勇;HCCI發(fā)動機的多區(qū)模型數(shù)值模擬與比較[D];華中科技大學;2009年

2 李勇;天然氣摻氫發(fā)動機的試驗研究及標定[D];清華大學;2007年

3 王玉君;氣體燃料發(fā)動機工作過程的多維數(shù)值模擬[D];北京交通大學;2008年

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本文編號：425674