煤基F-T柴油具有十六烷值高、燃燒效率高、排放污染物少的優(yōu)點,可以以任意比例與石化柴油混合,被認為是清潔高效的柴油機代用燃料。為了對柴油機燃用F-T柴油的燃燒過程進行多維計算流體力學模擬研究,本文構建了F-T柴油表征燃料化學動力學模型,并利用構建的模型對F-T柴油在不同噴油參數(shù)下的工作過程進行數(shù)值模擬計算。本文研究成果對于深入了解F-T柴油在缸內(nèi)的燃燒機理,及F-T柴油的高效清潔利用有重要意義。通過分析試驗用F-T柴油的組分構成,本文選用正十四烷和異辛烷構成F-T柴油表征燃料。在構建F-T柴油表征燃料化學動力學模型中,首先對詳細的烷烴機理進行了分析簡化,構建出烷烴大分子組分主要反應路徑,利用解耦法耦合C2-C3子機理、詳細的H2/CO/C1子機理構建了正十四烷骨架機理,并利用多種基礎反應器實驗數(shù)據(jù)對機理進行了驗證優(yōu)化,結(jié)果表明,該機理能準確預測正十四烷在激波管中的滯燃期、射流攪拌器中的主要組分消耗及層流火焰?zhèn)鞑ニ俣取Ｗ詈篑詈弦粋�異辛烷大分子組分氧化子機理構成F-T柴油表征燃料骨架機理。其中正十四烷骨架機理包含54個組分175個反應,表征燃料骨架機理包含61個組分187個反應。經(jīng)驗證,該機理能較好預測F-T柴油燃燒特性�；趯嶋H發(fā)動機試驗臺架,利用構建的化學動力學模型,本文構建了發(fā)動機多維燃燒模型,并對不同噴油參數(shù)條件下F-T柴油的燃燒過程進行數(shù)值計算。結(jié)果表明增大噴油提前角可以提高缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力,提高動力性,并且會一定程度降低Soot的生成量,但同時會明顯增加NOx排放;較短的噴油持續(xù)期可以獲得更高的缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力,提高動力性,并且會使得Soot生成量明顯降低,但同時會使得NOx排放顯著增加。在仿真計算的工況下,噴油提前角可以選擇在-13°CA左右,噴油持續(xù)期選擇在9°CA-10°CA左右,以獲得較好的動力性和經(jīng)濟性。
【學位單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TE626.24
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 F-T柴油研究現(xiàn)狀
        1.2.1 F-T柴油的技術原理
        1.2.2 F-T柴油特性
        1.2.3 國內(nèi)外F-T柴油研究現(xiàn)狀
    1.3 表征燃料及化學動力學研究
        1.3.1 燃燒化學動力學機理
        1.3.2 表征燃料研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究主要內(nèi)容
    1.5 課題來源
第二章 耦合化學動力學模型的內(nèi)燃機多維燃燒模型
    2.1 內(nèi)燃機燃燒模型
        2.1.1 放熱率計算
        2.1.2 零維燃燒模型
        2.1.3 準維燃燒模型
        2.1.4 多維燃燒模型
    2.2 多維燃燒模型基本控制方程
    2.3 計算子模型
        2.3.1 湍流流動模型
        2.3.2 燃油噴霧模型
        2.3.3 燃燒模型
    2.4 發(fā)動機多維燃燒模型與化學動力學模型耦合
    2.5 本章小結(jié)
第三章 骨架機理模型構建方法的研究
    3.1 基礎化學反應速率表達式
    3.2 基礎研究工具
        3.2.1 激波管
        3.2.2 射流攪拌反應器（JSR）
        3.2.3 層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?br>        3.2.4 均質(zhì)壓燃發(fā)動機模型
    3.3 機理簡化方法
        3.3.1 主要反應路徑分析和生成速率分析
        3.3.2 敏感性分析（SensitivityAnalysis）
        3.3.3 直接關系圖法（DRGEP）
    3.4 解耦法
    3.5 本章小結(jié)
第四章 F-T柴油表征燃料骨架機理構建及驗證
    4.1 F-T柴油表征燃料構建
    4.2 重烷烴（正十四烷）骨架機理構建
    4.3 重烷烴（正十四烷）骨架機理驗證
        4.3.1 激波管
        4.3.2 射流攪拌器
        4.3.3 層流火焰速度
        4.3.4 均質(zhì)壓燃發(fā)動機
    4.4 表征燃料骨架機理實際發(fā)動機驗證
        4.4.1 發(fā)動機臺架試驗
        4.4.2 實際發(fā)動機驗證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 柴油機燃用F-T柴油工作過程數(shù)值計算
    5.1 計算模型
        5.1.1 三維模型的建立
        5.1.2 邊界條件
        5.1.3 計算模型
    5.2 噴油時刻對F-T柴油的影響
        5.2.1 缸內(nèi)壓力和缸內(nèi)平均溫度
        5.2.2 缸內(nèi)溫度場分布
        5.2.3 NOx和Soot分布
    5.3 噴油持續(xù)期對F-T柴油的影響
        5.3.1 缸內(nèi)壓力和缸內(nèi)平均溫度
        5.3.2 缸內(nèi)溫度場分布
        5.3.3 NOx和Soot分布
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間取得的科研成果

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本文編號：2879783