發(fā)布時(shí)間：2017-08-07 07:30

  本文關(guān)鍵詞：混合燃料噴霧燃燒特性的實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究

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【摘要】：為了滿足日益嚴(yán)苛的排放法規(guī)和燃油經(jīng)濟(jì)性要求,并減輕排氣后處理器的負(fù)擔(dān),近年來(lái),開發(fā)新的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒技術(shù)以降低其自身排放的研究十分活躍,涌現(xiàn)出諸如均質(zhì)壓燃(HCCI)、汽油部分預(yù)混壓燃(PPCI)和低溫燃燒(LTC)等旨在實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)高效清潔燃燒的新型燃燒方式,它們有望解決內(nèi)燃機(jī)PM排放和NOx排放Trade-off矛盾。但是,現(xiàn)階段它們均面臨著運(yùn)行負(fù)荷范圍偏小、著火時(shí)刻和燃燒速率難以控制、HC和CO排放高、冷啟動(dòng)和工況過(guò)渡困難等困境。由于這些燃燒方式的著火與燃燒由化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)所主導(dǎo)并在一定程度上受氣流運(yùn)動(dòng)和油氣混合控制,混合燃料這類燃料化學(xué)控制方法成為了解決這些困境的重要途徑和手段。本文運(yùn)用CFD數(shù)值模擬方法對(duì)汽柴油混合燃料噴霧特性進(jìn)行了研究。首先,結(jié)合ECN噴霧實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、依據(jù)經(jīng)典線性穩(wěn)定性理論對(duì)KH-RT破碎模型對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)性進(jìn)行了分析,指出提高噴霧破碎模型對(duì)不同環(huán)境條件適應(yīng)性的方法和路徑;然后,利用離散多組分蒸發(fā)模型對(duì)汽柴油混合燃料噴霧特性進(jìn)行模擬,對(duì)比分析了單組份燃料和混合燃料在不同環(huán)境條件的噴霧貫穿距、SMD、燃油蒸發(fā)速率。仿真結(jié)果表明,混合燃料G50噴霧特性一般處在G0和G100之間,且G50各項(xiàng)噴霧特性參數(shù)與G0更為接近;環(huán)境溫度對(duì)單燃料和混合燃料噴霧特性影響較大,主要表現(xiàn)在:隨著環(huán)境溫度升高,液滴的蒸發(fā)速率會(huì)大幅提升,特別是當(dāng)環(huán)境溫度高于液滴的臨界溫度時(shí),液滴的蒸發(fā)速率可達(dá)90%以上。應(yīng)用高速攝影和激光誘導(dǎo)熾光法(LII)對(duì)柴油噴霧燃燒過(guò)程進(jìn)行可視化研究。在柴油噴霧燃燒過(guò)程中,可以觀測(cè)到藍(lán)色火焰、黃色或白色火焰,著火前期它以預(yù)混合燃燒為主,隨時(shí)間推移火焰快速發(fā)展為擴(kuò)散燃燒為主的燃燒方式。燃油噴射壓力由100MPa減小到60MPa,柴油噴霧液相貫穿距略微減小,燃燒滯燃期變長(zhǎng);孔直徑由0.15mm增大到0.25mm,柴油噴霧液相貫穿距增大,燃燒滯燃期變長(zhǎng)。最后,利用詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)燃燒模型研究汽柴油混合燃料著火燃燒性能,隨著汽油添加比例的增加,著火時(shí)刻不斷延遲,火焰浮起長(zhǎng)度增長(zhǎng)。
【關(guān)鍵詞】：內(nèi)燃機(jī) 燃燒方式 混合燃料 噴霧 破碎模型 激光誘導(dǎo)熾光法
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK401
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 新燃燒系統(tǒng)開發(fā)思路11-12
• 1.3 混合燃料的噴霧燃燒研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 燃油噴霧燃燒研究方法概述14-19
• 1.5 本課題研究的主要內(nèi)容19-20
• 2 三維噴霧燃燒計(jì)算模型20-32
• 2.1 控制方程組20-24
• 2.2 湍流模型24-25
• 2.3 噴霧霧化子模型25-30
• 2.4 燃料化學(xué)反應(yīng)模型30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 3 燃料噴霧CFD研究32-47
• 3.1 單組份燃料噴霧研究32-39
• 3.2 混合燃料噴霧CFD研究39-45
• 3.3 本章小結(jié)45-47
• 4 燃料燃燒可視化實(shí)驗(yàn)及CFD研究47-66
• 4.1 噴霧燃燒測(cè)試原理和裝置47-54
• 4.2 試驗(yàn)參數(shù)54-55
• 4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析55-63
• 4.4 混合燃料燃燒CFD研究63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 5 總結(jié)與展望66-69
• 5.1 研究結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)66-68
• 5.2 研究展望68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文和參與的科研項(xiàng)目76

【相似文獻(xiàn)】

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