本文關(guān)鍵詞：小型柴油機(jī)富氧燃燒試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與燃燒特性研究

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【摘要】：富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用于柴油機(jī)時(shí),不但可以增強(qiáng)動(dòng)力性、降低油耗率,而且還能增加發(fā)動(dòng)機(jī)升功率,同時(shí)大幅度降低碳煙的排放,對(duì)實(shí)現(xiàn)車輛的節(jié)能減排具有十分重要的意義。為此,國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)柴油機(jī)富氧進(jìn)氣燃燒進(jìn)行了積極探索,并取得了一系列實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。本文嘗試采取臺(tái)架試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬計(jì)算相結(jié)合的方法探索進(jìn)氣富氧對(duì)柴油機(jī)燃燒與排放特性的影響規(guī)律,為進(jìn)一步研究富氧燃燒技術(shù)實(shí)際應(yīng)用于柴油機(jī)提供參考�；谝慌_(tái)單缸、風(fēng)冷直噴柴油機(jī),自行設(shè)計(jì)了一個(gè)由發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)、進(jìn)排氣系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)三部分組成的小型柴油機(jī)富氧燃燒試驗(yàn)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)建和調(diào)試工作完成后,在額定轉(zhuǎn)速變負(fù)荷工況下進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)兩小時(shí)的系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,該系統(tǒng)不僅具有操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠等特點(diǎn),還可以實(shí)現(xiàn)所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、自動(dòng)存儲(chǔ)及處理方便等要求。為研究進(jìn)氣氧濃度在較寬范圍內(nèi)變化時(shí)柴油機(jī)性能和排放的變化趨勢(shì),應(yīng)用上述試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了進(jìn)氣氧氣體積分?jǐn)?shù)分別為21%、24%、27%和30%的富氧燃燒試驗(yàn)。試驗(yàn)在額定轉(zhuǎn)速3000 r·min-1,負(fù)荷分別為空載、中負(fù)荷和高負(fù)荷三種工況下進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明:在氧氣體積分?jǐn)?shù)在21~30%范圍內(nèi),隨著進(jìn)氣氧濃度的提高,柴油機(jī)的比油耗出現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢(shì),但變化幅度小于1%。另外,排氣溫度略有升高,碳煙排放大幅度減少,但NO_x的排放增加,且近似呈線性增長(zhǎng)�；贔IRE軟件,耦合包含PAH(多環(huán)芳香烴)的正庚烷簡(jiǎn)化機(jī)理建立并驗(yàn)證了柴油機(jī)燃燒室數(shù)值模型。在該模型上分別進(jìn)行了進(jìn)氣氧氣體積分?jǐn)?shù)分別為21%、24%、27%和30%的富氧燃燒模擬計(jì)算,模擬與驗(yàn)證試驗(yàn)的工況均為柴油機(jī)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)。結(jié)果表明:進(jìn)氣氧濃度從21%提升30%過(guò)程中,燃燒室內(nèi)壓力峰值升高3.32%,著火始點(diǎn)提前1.6deg,燃燒持續(xù)期和滯燃期縮短,缸內(nèi)平均溫度峰值和壁面熱通量均有所增加,其中,氧氣濃度提升為24%時(shí)影響最為顯著。另外,通過(guò)分析碳煙生成的前驅(qū)物A1(苯)在缸內(nèi)的濃度變化曲線可知,進(jìn)氣氧濃度的提升對(duì)A1的生成具有明顯的抑制作用,碳煙的生成將大幅度下降,但富氧使燃燒更為充分,缸內(nèi)燃燒溫度升高,高溫區(qū)域變大,NO的排放量大幅增加。
【關(guān)鍵詞】：小型柴油機(jī) 富氧燃燒 臺(tái)架設(shè)計(jì) 數(shù)值模擬 排放
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK421.2
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 選題背景及意義13-14
• 1.1.1 選題背景13
• 1.1.2 選題意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 柴油機(jī)富氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用研究及進(jìn)展14-15
• 1.2.2 富氧燃燒對(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)程的影響研究15
• 1.2.3 富氧燃燒對(duì)柴油機(jī)性能的影響研究15-16
• 1.2.4 控制富氧燃燒柴油機(jī)NO_x排放的研究16
• 1.3 柴油機(jī)NO_x和碳煙的生成機(jī)理16-19
• 1.3.1 NO_x的形成機(jī)理16-18
• 1.3.2 顆粒的形成機(jī)理18-19
• 1.4 課題來(lái)源和研究的主要內(nèi)容19-21
• 1.4.1 課題來(lái)源19
• 1.4.2 研究主要內(nèi)容19-21
• 第二章 小型柴油機(jī)富氧燃燒試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 試驗(yàn)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)21-23
• 2.2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案21-22
• 2.2.2 試驗(yàn)系統(tǒng)總體構(gòu)建22-23
• 2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)的設(shè)計(jì)及構(gòu)建23-24
• 2.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)的設(shè)計(jì)方案23-24
• 2.3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)的構(gòu)建24
• 2.4 進(jìn)氣排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及構(gòu)建24-28
• 2.4.1 供氧系統(tǒng)25-26
• 2.4.2 進(jìn)氣管路設(shè)計(jì)26-28
• 2.4.3 排氣管路設(shè)計(jì)28
• 2.5 數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及構(gòu)建28-31
• 2.6 試驗(yàn)系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試31
• 2.7 本章小結(jié)31-32
• 第三章 小型柴油機(jī)富氧燃燒特性的試驗(yàn)研究32-40
• 3.1 柴油機(jī)富氧燃燒特性研究的試驗(yàn)方法32-35
• 3.1.1 試驗(yàn)樣機(jī)32
• 3.1.2 試驗(yàn)方案32-35
• 3.2 富氧燃燒對(duì)小型柴油機(jī)性能的影響35-36
• 3.2.1 富氧燃燒對(duì)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的影響35-36
• 3.2.2 富氧燃燒對(duì)柴油機(jī)排氣溫度的影響36
• 3.3 富氧燃燒對(duì)小型柴油機(jī)排放的影響36-38
• 3.3.1 NO_x排放分析37
• 3.3.2 碳煙排放分析37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第四章 柴油機(jī)富氧燃燒特性的數(shù)值研究方法40-50
• 4.1 內(nèi)燃機(jī)數(shù)值模擬概述40-42
• 4.1.1 內(nèi)燃機(jī)模擬的燃燒模型40-41
• 4.1.2 內(nèi)燃機(jī)多維模擬的發(fā)展概況41-42
• 4.2 數(shù)值模擬軟件簡(jiǎn)介42-44
• 4.2.1 CHEMKIN軟件介紹42-43
• 4.2.2 FIRE軟件介紹43-44
• 4.3 FIRE與CHEMKIN的耦合策略44-46
• 4.4 化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型的選取46
• 4.5 湍流和噴霧計(jì)算模型的選取46-48
• 4.5.1 湍流運(yùn)動(dòng)模型46-48
• 4.5.2 燃油噴霧模型48
• 4.6 本章小結(jié)48-50
• 第五章 柴油機(jī)富氧燃燒模型的建立與模擬結(jié)果分析50-66
• 5.1 燃燒模型的建立50-55
• 5.1.1 燃燒室模型的建立及網(wǎng)格劃分50-52
• 5.1.2 初始條件及邊界條件的確定52-53
• 5.1.3 耦合計(jì)算模塊設(shè)置53-54
• 5.1.4 計(jì)算模型的驗(yàn)證54-55
• 5.2 進(jìn)氣富氧對(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)程的影響55-61
• 5.2.1 進(jìn)氣富氧對(duì)缸內(nèi)壓力的影響55-56
• 5.2.2 進(jìn)氣富氧對(duì)放熱過(guò)程的影響56-57
• 5.2.3 進(jìn)氣富氧對(duì)燃燒持續(xù)期的影響57-59
• 5.2.4 進(jìn)氣富氧對(duì)缸內(nèi)平均溫度及壁面?zhèn)鳠釗p失的影響59-61
• 5.3 進(jìn)氣富氧對(duì)柴油機(jī)排放的影響61-64
• 5.3.1 進(jìn)氣富氧對(duì)NO排放的影響61-63
• 5.3.2 進(jìn)氣富氧對(duì)碳煙排放的影響63
• 5.3.3 進(jìn)氣富氧對(duì)CO排放的影響63-64
• 5.4 本章小結(jié)64-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-69
• 6.1 全文總結(jié)66-67
• 6.1.1 主要結(jié)論66-67
• 6.1.2 主要成果及意義67
• 6.2 展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 及取得的相關(guān)科研成果73-74
• 致謝74-75

【相似文獻(xiàn)】

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1 朱光俊,梁中渝,吳明全,鄧能運(yùn),張生芹;煤富氧燃燒對(duì)節(jié)能與環(huán)境的影響分析[J];工業(yè)加熱;2005年04期

2 蘇俊林;潘亮;朱長(zhǎng)明;;富氧燃燒技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J];工業(yè)鍋爐;2008年03期

3 井藤博達(dá) ,渡部正樹(shù) ,何真臨;富氧燃燒方法及其節(jié)能效果[J];節(jié)能技術(shù);1984年03期

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本文編號(hào)：895384