隨著我國(guó)龐大的汽車(chē)保有量帶來(lái)的石油供需矛盾以及汽車(chē)尾氣排放造成的大氣污染問(wèn)題日益凸顯,煤基代用燃料的發(fā)展和新型燃燒技術(shù)的開(kāi)發(fā)已成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。高辛烷值的甲醇與高十六烷值的聚甲氧基二甲醚（Polyoxymethylene dimethyl ethers,PODE）都屬于高含氧量的煤基燃料,兩者有效的組合燃燒對(duì)內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排具有重要現(xiàn)實(shí)意義。目前,關(guān)于甲醇/PODE雙燃料化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理模型的研究尚未涉及。因此,本文基于解耦思想構(gòu)建了甲醇/PODE雙燃料化學(xué)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化模型,并對(duì)構(gòu)建的機(jī)理進(jìn)行優(yōu)化和驗(yàn)證分析。本文以甲醇和PODE₃作為表征燃料,構(gòu)建了甲醇/PODE雙燃料化學(xué)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化模型。首先,基于反應(yīng)路徑分析,聯(lián)合直接關(guān)系圖法、敏感性分析法等機(jī)理簡(jiǎn)化方法對(duì)詳細(xì)的PODE₃反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)化,得到PODE₃綜合燃燒簡(jiǎn)化反應(yīng)模型（71/316）;其次,以甲醇詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理和從PODE₃簡(jiǎn)化反應(yīng)機(jī)理中提取的小分子反應(yīng)共同作為雙燃料機(jī)理的核心部分;最后,將雙燃料核心機(jī)理與PODE₃簡(jiǎn)化子... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

甲醇為原料制備聚甲氧基二甲醚工藝路線(xiàn)

甲醇/PODE雙燃料化學(xué)反應(yīng)機(jī)理模型研究18圖2.1典型直接關(guān)系圖組分關(guān)系示例Fig.2.1TypicalrelationsofthespeciesinadirectrelationgraphDRG具有較高的簡(jiǎn)化效率和精度，因而適用于規(guī)模較大的機(jī)理模型的初步簡(jiǎn)化。相比于基于Jacobian矩陣迭代計(jì)算的數(shù)學(xué)簡(jiǎn)化方法，DRG法的運(yùn)行時(shí)間僅與關(guān)系圖中邊線(xiàn)數(shù)量成線(xiàn)性關(guān)系，這極大降低了簡(jiǎn)化運(yùn)算時(shí)間，但是DRG忽視了每個(gè)物種或基元反應(yīng)對(duì)機(jī)理所計(jì)算的目標(biāo)參數(shù)的影響[78]。2.2.3基于誤差傳播的直接關(guān)系圖法針對(duì)DRG存在的缺陷，部分研究學(xué)者[79-80]對(duì)原始的DRG方法做了改進(jìn)和拓展，提出了考慮誤差傳遞的直接關(guān)系圖法（Directedrelationgraphwitherrorpropagation，DRGEP）。DRGEP在計(jì)算組分A、B之間的相互作用系數(shù)采用：(),1max,IAiiBiiABAAvwrPC==（2.13）其中，(),1max0,IAAiiiPvw==（2.14）(),1max0,IAAiiiCvw==（2.15）式中：AP表示生成組分A的全部基元反應(yīng)生成速率之和，AC指A作為反應(yīng)組分的全部基元反應(yīng)消耗速率之和。為了進(jìn)一步闡明DRGEP的基本思想，參考圖2.2對(duì)組分A與E之間關(guān)系的描述來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。值得注意的是，圖中A→B并不是一個(gè)基元反應(yīng)，它代表反應(yīng)物或生成物中包含A和B的所有基元反應(yīng)。式（2.16）定義了從組分A沿反應(yīng)路徑p到達(dá)生成物B的相關(guān)系數(shù)AB,pr[81]：

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文191,1jjmABpSSjrr=+=（2.16）式中：m表示組分A、B之間沿反應(yīng)路徑p的所有邊線(xiàn)數(shù)量。那么從組分A沿不同路徑到組分E的相關(guān)系數(shù)分別有：AE,1ABBEr=rr，AE,2AEr=r，AE,3ACCDDEr=rrr。現(xiàn)將沿以上三條路徑的相關(guān)系數(shù)中最大值定義為組分A、E之間整體相關(guān)系數(shù)AER，即：(),1,2,3max,,DRGEPAEAEAEAERrrr=（2.17）通過(guò)比較DRGEPAER與給定的閾值EP之間大小關(guān)系來(lái)判斷組分E對(duì)組分A的重要程度。當(dāng)DRGEPAEEPR時(shí)，組分E可以從機(jī)理中去除。相比于DRG只考慮單個(gè)基元反應(yīng)的重要性，DRGEP方法能夠計(jì)算兩組分之間包含若干基元反應(yīng)路徑的整體重要性，將誤差傳遞考慮在其中，因而DRGEP能夠進(jìn)一步提高機(jī)理的簡(jiǎn)化效率和計(jì)算精度。圖2.2組分A與E關(guān)系圖譜Fig.2.2DRGbetweencomponentsAandE2.3CHEMKIN-PRO軟件概述1980年，經(jīng)美國(guó)Sandia實(shí)驗(yàn)室相關(guān)研究人員的共同努力，最早的CHEMKIN軟件誕生，它能夠計(jì)算流動(dòng)的火焰燃燒[67]。為了提升軟件的計(jì)算能力并解決更多的燃燒問(wèn)題，CHEMKIN軟件經(jīng)歷了多次開(kāi)發(fā)和完善，并被美國(guó)的ReactionDesign（RD）公司收購(gòu)。RD公司又于2013年被工程仿真軟件公司ANSYS收購(gòu)，自此CHEMKIN成為ANSYS軟件中的一個(gè)模塊。CHEMKIN具備處理并計(jì)算各類(lèi)復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)問(wèn)題的能力，它被廣泛用于分析求解催化過(guò)程、燃燒過(guò)程、化學(xué)氣相沉積等化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的問(wèn)題[82]。CHEMKIN在汽車(chē)工業(yè)上常用于解決涉及燃料化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、后處理器、火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊葍?nèi)燃機(jī)缸內(nèi)燃燒和排放過(guò)程的問(wèn)題。最新版本的CHEMKIN-PRO能夠?qū)崿F(xiàn)較為快速和準(zhǔn)確的化學(xué)分析，本文所有反應(yīng)器模擬均在CHEMKIN-PRO軟件中完成。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]甲醇/PODE預(yù)混合引燃模式在防爆柴油機(jī)上的研究[J]. 耿新,朱建軍,謝玉峰,吳子龍.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2019(05)
[2]2017年中國(guó)石油進(jìn)出口狀況分析[J]. 田春榮.  國(guó)際石油經(jīng)濟(jì). 2018(03)
[3]《內(nèi)燃機(jī)工程》2016年（第37卷）總目次[J].   內(nèi)燃機(jī)工程. 2016(06)
[4]預(yù)混引燃燃燒模式下甲醇比例對(duì)防爆柴油機(jī)排放的影響[J]. 郭宇杰,朱建軍,韓衛(wèi),蘇志偉,吳子龍.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2016(30)
[5]解耦法:一個(gè)構(gòu)建簡(jiǎn)化或骨架機(jī)理的有效方法（英文）[J]. 常亞超,賈明,范瑋衛(wèi),李耀鵬,劉紅,解茂昭.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2016(09)
[6]柴油/甲醇雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)各缸燃燒均勻性研究[J]. 陳志方,姚春德,王全剛,韓國(guó)鵬,竇站成,危紅媛,王斌,劉美娟,吳濤陽(yáng).  燃燒科學(xué)與技術(shù). 2017(01)
[7]聚甲氧基二甲醚（PODE）與柴油的互溶性研究[J]. 肖瀟,鄭軼,王云芳,張武高.  柴油機(jī). 2015(03)
[8]甲醇柴油比對(duì)二元燃料燃燒與排放特性的影響[J]. 劉軍恒,姚春德,魏立江,耿鵬,王全剛,余海濤.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2014(10)
[9]甲醇柴油雙燃料燃燒結(jié)合DOC/POC耦合大幅度減少發(fā)動(dòng)機(jī)微粒排放的研究[J]. 姚春德,劉辰,耿鵬,王全剛,潘望,韓國(guó)鵬,余海濤,王建云.  環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2014(11)
[10]汽油替代燃料燃燒過(guò)程中多環(huán)芳烴生成的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型[J]. 鄭東,張?jiān)迄i,鐘北京.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2013(06)

博士論文
[1]燃料燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理高效簡(jiǎn)化方法研究[D]. 王衛(wèi).重慶大學(xué) 2016
[2]微乳化甲醇柴油的理化特性與燃燒特性研究[D]. 宋印東.江蘇大學(xué) 2013
[3]柴油燃料替代混合物低溫燃燒機(jī)理數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究[D]. 雒婧.天津大學(xué) 2012

碩士論文
[1]多點(diǎn)噴射甲醇/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排放特性研究[D]. 陳妮.長(zhǎng)安大學(xué) 2018
[2]甲肼燃燒中兩個(gè)中間體裂解的非諧振效應(yīng)研究[D]. 于洪晶.大連海事大學(xué) 2018
[3]合成氣生產(chǎn)異丁醇的工藝模擬計(jì)算和優(yōu)化研究[D]. 楊雪.濟(jì)南大學(xué) 2017
[4]分子篩SCR催化劑降低柴油機(jī)NOx反應(yīng)機(jī)理的數(shù)值模擬[D]. 馮廷智.大連理工大學(xué) 2016
[5]PODE/甲醇組合燃燒在防爆柴油機(jī)中應(yīng)用研究[D]. 蘇志偉.太原理工大學(xué) 2016
[6]柴油甲醇組合燃燒在工程機(jī)械上的研究及應(yīng)用[D]. 王建云.天津大學(xué) 2014
[7]我國(guó)石油進(jìn)口來(lái)源安全體系中的伊朗研究[D]. 王強(qiáng).西南大學(xué) 2014
[8]甲醇替代率對(duì)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能影響[D]. 丁新隆.天津大學(xué) 2014
[9]特定金屬元素在燃燒火焰中轉(zhuǎn)化過(guò)程的數(shù)值模擬[D]. 張曉雨.華北電力大學(xué) 2013
[10]化學(xué)反應(yīng)學(xué)習(xí)中“宏觀—微觀—符號(hào)”三重表征的研究[D]. 張力平.山東師范大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3620737