本文關(guān)鍵詞：基于化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的天然氣摻氫發(fā)動(dòng)機(jī)均質(zhì)壓燃數(shù)值模擬

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【摘要】：天然氣作為發(fā)動(dòng)機(jī)的一種氣體代用燃料已基本普及,但其在著火、燃燒速率和污染物排放方面的相關(guān)研究仍顯不足。為此,本文以天然氣摻氫發(fā)動(dòng)機(jī)為對(duì)象,開展基于化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的天然氣摻氫發(fā)動(dòng)機(jī)均質(zhì)壓燃數(shù)值模擬研究�；贑HEMKIN軟件通過(guò)對(duì)天然氣燃燒詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行溫度和組分敏感性分析及其簡(jiǎn)化,最后得出包含29種組分、60個(gè)基元反應(yīng)的天然氣簡(jiǎn)化機(jī)理并對(duì)其進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。用此簡(jiǎn)化機(jī)理建立了天然氣摻氫的燃燒機(jī)理,將模擬結(jié)果與定容燃燒彈模型中試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。基于化學(xué)動(dòng)力學(xué)建立了天然氣摻氫的均質(zhì)壓燃(HCCI)燃燒單區(qū)模型,分析了不同摻氫量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放的影響,研究了當(dāng)量比、進(jìn)氣溫度、壓縮比和轉(zhuǎn)速等參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響,探討了不同廢氣再循環(huán)(EGR)率和循環(huán)廢氣組分對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。結(jié)果表明:隨著摻氫比的增加,著火提前,NO排放由于燃燒速度和燃燒等容度的變化影響有先增加后減少的趨勢(shì),摻氫會(huì)拓展發(fā)動(dòng)機(jī)的失火界限。通過(guò)詳細(xì)機(jī)理對(duì)著火提前角分析發(fā)現(xiàn):氫氣的加入主要通過(guò)支鏈反應(yīng)大量生成H基,從而對(duì)其他自由基濃度產(chǎn)生有利影響,造成著火提前。進(jìn)氣溫度和壓縮比的提高都能使著火提前,轉(zhuǎn)速升高則著火推遲,高進(jìn)氣溫度和轉(zhuǎn)速使燃燒持續(xù)期縮短,缸內(nèi)溫度和壓力峰值隨著當(dāng)量比的增加而呈階梯式的增加趨勢(shì),壓縮比、進(jìn)氣溫度和當(dāng)量比都對(duì)NO排放有促進(jìn)影響。天然氣摻氫發(fā)動(dòng)機(jī)較高的EGR率能降低缸內(nèi)燃燒溫度和壓力,減少NO排放。建立混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的HCCI燃燒運(yùn)行區(qū)域,構(gòu)造了天然氣-氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)于NO排放的Φ-T圖,為發(fā)動(dòng)機(jī)的低排放燃燒路徑控制提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：天然氣 氫氣 均質(zhì)壓燃 單區(qū)模型 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
【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9-18
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 天然氣與氫氣燃料特性10-12
• 1.3 HCCI燃燒方式研究進(jìn)展12-14
• 1.4 機(jī)理簡(jiǎn)化研究進(jìn)展14-15
• 1.5 天然氣摻氫研究現(xiàn)狀15-17
• 1.6 本文研究?jī)?nèi)容17-18
• 2 HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)理論18-25
• 2.1 HCCI燃燒特點(diǎn)18
• 2.2 CHEMKIN簡(jiǎn)介18-20
• 2.3 HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)控制方程20-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 天然氣-氫氣反應(yīng)機(jī)理構(gòu)建分析與驗(yàn)證25-47
• 3.1 天然氣燃燒機(jī)理驗(yàn)證25-29
• 3.2 敏感性分析29-37
• 3.3 簡(jiǎn)化機(jī)理及其計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證37-42
• 3.4 天然氣-氫氣燃燒機(jī)理驗(yàn)證42-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 4 天然氣-氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI燃燒模擬結(jié)果47-65
• 4.1 摻氫比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI燃燒特性的影響47-51
• 4.2 摻氫對(duì)天然氣燃燒機(jī)理的影響研究51-53
• 4.3 邊界條件對(duì)摻氫發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI燃燒的影響53-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 5 天然氣-氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)EGR燃燒分析65-78
• 5.1 發(fā)動(dòng)機(jī)EGR模擬分析65-71
• 5.2 發(fā)動(dòng)機(jī)在純天然氣與天然氣摻氫下的失火界限對(duì)比71-72
• 5.3 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行區(qū)域模擬計(jì)算72-75
• 5.4 NO_x的 Φ-T圖75-76
• 5.5 本章小結(jié)76-78
• 6 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 全文總結(jié)78-79
• 6.2 展望79-80
• 致謝80-81
• 參考文獻(xiàn)81-86
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：921602