發(fā)布時間：2017-09-08 17:39

  本文關(guān)鍵詞：疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)特性及影響機(jī)理研究

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【摘要】：為滿足高機(jī)動性的要求，大幅度提高柴油機(jī)的功率密度對車輛具有極為重要的意義。而高功率密度柴油機(jī)必須組織燃油的高效和快速燃燒，這是提升柴油機(jī)功率密度的關(guān)鍵因素，也成為了技術(shù)瓶頸之一。良好的液態(tài)燃油霧化、蒸發(fā)特性是改善其燃燒過程的必要條件。本課題擬探索一種基于疊氮化合物液相分解反應(yīng)的疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)機(jī)理，為高功率密度柴油機(jī)的快速燃燒組織提供新的技術(shù)途徑。 首先，本文從理論上系統(tǒng)分析了疊氮化合物分解反應(yīng)對于疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)特性的可能影響，從疊氮化合物分解反應(yīng)發(fā)生的時間、地點(diǎn)、數(shù)量及速率等角度出發(fā)，總結(jié)了所有可能的分解反應(yīng)對疊氮復(fù)合柴油蒸發(fā)特性的作用途徑，并定性分析了各作用途徑下分解放熱及氮?dú)忉尫趴赡軒淼囊旱握舭l(fā)特性的改變，提出了伴有分解反應(yīng)的疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)理論假設(shè)。然后通過理論計(jì)算和試驗(yàn)手段獲得了疊氮化合物的分解引發(fā)途徑、熱行為及熱分解動力學(xué)方程等典型分解特性，為后續(xù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和模型構(gòu)建提供了理論支撐和數(shù)據(jù)支撐。 本文利用掛滴試驗(yàn)裝置對疊氮化合物、疊氮復(fù)合柴油液滴的蒸發(fā)特性進(jìn)行了系統(tǒng)分析，從直徑平方曲線和液滴溫度曲線獲得了疊氮化合物及疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)的階段特征，結(jié)合圖像分析了各階段及典型時刻的蒸發(fā)現(xiàn)象，總結(jié)并得到了疊氮復(fù)合柴油的三階段快速蒸發(fā)特性，支撐了前期單缸機(jī)試驗(yàn)研究中疊氮復(fù)合柴油具有快速燃燒特性的結(jié)論。然后在此基礎(chǔ)上開展了芐基疊氮化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)、液滴初始直徑等液滴初始參數(shù)及環(huán)境溫度等外部條件對液滴蒸發(fā)特性的參數(shù)影響規(guī)律，為疊氮復(fù)合柴油的優(yōu)化及其在柴油機(jī)上的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 本文基于有效擴(kuò)散率的多組分液滴蒸發(fā)模型，構(gòu)建了掛絲傳熱模型、輻射傳熱模型及疊氮化合物分解放熱模型，基于UNIFAC方法構(gòu)建了氣液相耦合模型，忽略氮?dú)獾纳梢约翱赡軐?dǎo)致的液滴破碎，進(jìn)而形成了可部分體現(xiàn)疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)特性的模型。試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明該模型能夠部分體現(xiàn)疊氮復(fù)合柴油的液滴蒸發(fā)特性。 本文通過試驗(yàn)研究與仿真研究相結(jié)合的手段解耦了柴油的多組分特性、芐基疊氮化合物與柴油的物性參數(shù)差異和芐基疊氮化合物分解放熱及分解反應(yīng)所釋放的氮?dú)獾纫蛩貙ΟB氮復(fù)合柴油蒸發(fā)特性的影響，得到了疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)特性的內(nèi)部作用機(jī)理。研究結(jié)果表明疊氮復(fù)合柴油的快速蒸發(fā)特性是上述因素共同作用的結(jié)果，其中分解反應(yīng)所釋放的氮?dú)馐菍?dǎo)致疊氮復(fù)合柴油液滴波動和破碎并促進(jìn)液滴蒸發(fā)的主要原因。此外，還獲得了分解放熱對液滴蒸發(fā)過程的參數(shù)影響規(guī)律，為疊氮復(fù)合柴油的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 最后，，本文利用模型預(yù)測了亞臨界狀態(tài)下疊氮復(fù)合燃油液滴蒸發(fā)過程，總結(jié)了液滴初始溫度、液滴相對速度、液滴初始半徑和環(huán)境溫度等關(guān)鍵參數(shù)的影響規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：疊氮復(fù)合柴油 快速燃燒 快速蒸發(fā) 液滴 分解反應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK421
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 變量符號表13-16
• 第1章 緒論16-28
• 1.1 研究目的及意義16-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-27
• 1.2.1 疊氮復(fù)合柴油研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.2 燃油蒸發(fā)特性試驗(yàn)研究現(xiàn)狀20-24
• 1.2.3 燃油蒸發(fā)特性數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀24-27
• 1.3 論文的主要內(nèi)容27-28
• 第2章 疊氮化合物分解特性研究28-45
• 2.1 引言28
• 2.2 伴有分解反應(yīng)的疊氮復(fù)合柴油蒸發(fā)理論假設(shè)28-30
• 2.3 芐基疊氮化合物的分解特性30-34
• 2.3.1 分解引發(fā)途徑及熱行為分析30-32
• 2.3.2 差式掃描量熱分析32-34
• 2.4 芐基疊氮化合物分解反應(yīng)動力學(xué)分析34-44
• 2.4.1 計(jì)算方法34-40
• 2.4.2 計(jì)算過程及結(jié)果分析40-44
• 2.5 本章小結(jié)44-45
• 第3章 疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)特性及外部影響試驗(yàn)研究45-68
• 3.1 引言45
• 3.2 掛滴式高溫液滴蒸發(fā)試驗(yàn)裝置45-47
• 3.3 液滴蒸發(fā)圖像處理方法及誤差分析47-50
• 3.3.1 液滴蒸發(fā)圖像處理方法47-49
• 3.3.2 誤差分析49-50
• 3.4 疊氮復(fù)合柴油理化特性50-51
• 3.5 芐基疊氮化合物液滴蒸發(fā)特性研究51-56
• 3.5.1 低溫下液滴蒸發(fā)特性51-53
• 3.5.2 高溫下液滴蒸發(fā)特性53-56
• 3.6 疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)特性研究56-60
• 3.6.1 低溫下液滴蒸發(fā)特性56-57
• 3.6.2 高溫下液滴蒸發(fā)特性57-60
• 3.7 疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)特性外部參數(shù)影響研究60-66
• 3.7.1 芐基疊氮化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)60-62
• 3.7.2 液滴初始直徑62-64
• 3.7.3 環(huán)境溫度64-66
• 3.8 本章小結(jié)66-68
• 第4章 疊氮復(fù)合燃油液滴蒸發(fā)模型的構(gòu)建及驗(yàn)證68-91
• 4.1 引言68
• 4.2 疊氮復(fù)合燃油液滴蒸發(fā)模型假設(shè)68-70
• 4.3 液滴動力學(xué)模型70
• 4.4 氣相傳熱傳質(zhì)模型70-73
• 4.4.1 蒸發(fā)速率70-72
• 4.4.2 氣相物性參數(shù)計(jì)算72-73
• 4.5 液相傳熱傳質(zhì)模型73-78
• 4.5.1 液相傳熱模型73-77
• 4.5.2 液相傳質(zhì)模型77-78
• 4.5.3 液相物性參數(shù)計(jì)算78
• 4.6 氣液相耦合模型78-81
• 4.6.1 修正的 Raoult 定律79
• 4.6.2 活度系數(shù)計(jì)算79-81
• 4.7 求解方法81-84
• 4.8 物性參數(shù)84-85
• 4.9 模型驗(yàn)證85-90
• 4.9.1 程序驗(yàn)證85-86
• 4.9.2 試驗(yàn)驗(yàn)證86-88
• 4.9.3 模型對比分析88-90
• 4.10 本章小結(jié)90-91
• 第5章 疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)特性內(nèi)部作用機(jī)理研究91-106
• 5.1 引言91
• 5.2 疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)特性內(nèi)部作用機(jī)理試驗(yàn)研究91-95
• 5.2.1 芐基疊氮-正十六烷復(fù)合燃油液滴蒸發(fā)特性試驗(yàn)研究91-94
• 5.2.2 正十二烷-正十六烷復(fù)合燃油液滴蒸發(fā)特性試驗(yàn)研究94-95
• 5.3 物性參數(shù)差異對芐基疊氮-正十六烷液滴蒸發(fā)過程的影響機(jī)理95-100
• 5.3.1 蒸發(fā)階段分析96-97
• 5.3.2 傳質(zhì)過程分析97-99
• 5.3.3 傳熱過程分析99-100
• 5.4 分解放熱對芐基疊氮-正十六烷液滴蒸發(fā)特性的影響100-104
• 5.4.1 分解放熱的存在對芐基疊氮-正十六烷液滴蒸發(fā)特性的影響100-102
• 5.4.2 分解放熱對液滴蒸發(fā)過程的參數(shù)影響規(guī)律102-104
• 5.5 本章小結(jié)104-106
• 第6章 亞臨界狀態(tài)下疊氮復(fù)合燃油液滴蒸發(fā)過程分析及其參數(shù)影響規(guī)律研究106-119
• 6.1 引言106
• 6.2 缸內(nèi)噴霧燃燒過程中液滴蒸發(fā)過程的簡化106-108
• 6.3 亞臨界狀態(tài)下疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)模型構(gòu)建108-109
• 6.4 亞臨界狀態(tài)下疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)過程分析109-114
• 6.4.1 液滴蒸發(fā)階段特征分析109-110
• 6.4.2 強(qiáng)對流條件下傳熱傳質(zhì)過程分析110-114
• 6.5 亞臨界狀態(tài)下疊氮復(fù)合柴油液滴蒸發(fā)過程參數(shù)影響規(guī)律研究114-118
• 6.5.1 液滴初始溫度114-115
• 6.5.2 液滴相對速度115-116
• 6.5.3 液滴初始半徑116
• 6.5.4 環(huán)境溫度116-118
• 6.6 本章小結(jié)118-119
• 結(jié)論與展望119-125
• 結(jié)論119-123
• 創(chuàng)新點(diǎn)123-124
• 展望124-125
• 參考文獻(xiàn)125-133
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單133-134
• 致謝134-135
• 作者簡介135

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：815391