柴油機(jī)具有熱效率高、可靠性強(qiáng)、適應(yīng)性好、比油耗低等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、運(yùn)輸車輛和軍事裝備中。然而,柴油機(jī)的排放污染物不容忽視,其中包括大量的二氧化碳、氮氧化物和顆粒物。特別是在隧道、地鐵、水下等空氣不流通的封閉環(huán)境中,二氧化碳的排放需要嚴(yán)格控制。液氧固碳閉式循環(huán)柴油機(jī)能有效減少排放物對工作人員的影響,滿足日益嚴(yán)格的排放要求。柴油在該系統(tǒng)下進(jìn)行燃燒時,背景氣體為二氧化碳/氧氣的混合物。因此,對柴油在該成分背景氣體下燃燒特性的研究甚為迫切。本文針對不同二氧化碳/氧氣環(huán)境下柴油的燃燒特性的進(jìn)行研究,采用計算和試驗相結(jié)合的方式來展開研究。首先,提出了柴油在二氧化碳/氧氣環(huán)境中噴霧燃燒的動態(tài)化學(xué)當(dāng)量比模型,建立了定容燃燒彈物理模型和柴油表征燃料（正庚烷）的化學(xué)模型,基于Converge燃燒仿真軟件進(jìn)行了計算,得到了柴油在二氧化碳/氧氣環(huán)境下燃燒的火焰浮起長度及火焰溫度云圖的分布情況。其次,搭建了定容燃燒彈與高速攝像機(jī)相結(jié)合的可視化試驗系統(tǒng),詳細(xì)介紹了系統(tǒng)組成、操作流程及試驗工況。對柴油噴霧燃燒過程進(jìn)行可視化試驗,利用直拍法獲得了不同二氧化碳/氧氣環(huán)境下柴油噴霧燃燒的過程圖像。最后,對柴油在... 

【文章來源】：北京建筑大學(xué)北京市

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【學(xué)位級別】：碩士

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013-2019年機(jī)動車及汽車保有量

necal等[21]采用等溫法測得火焰浮起長度，選擇2200K作為高溫區(qū)域邊緣。他們把高溫區(qū)域邊緣到噴油器的距離定義為火焰浮起長度。JesúsBenajes等[22]利用紋影法和激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)對柴油發(fā)動機(jī)燃燒網(wǎng)格中火焰浮起長度進(jìn)行研究，結(jié)果表明化學(xué)發(fā)光和紋影技術(shù)對測得氧濃度和環(huán)境密度的影響較小，測量值的絕對值仍然很接近。Zhang等[23]將噴油器到信號強(qiáng)度達(dá)到50%的位置之間的軸向距離定義為火焰浮起長度。本文在計算中，從噴油器到2200K的距離被定義為火焰浮起長度。而在試驗中，從噴油器孔到火焰邊緣的距離定義為火焰浮起長度如圖1-2,1-3所示。國內(nèi)外研究者已經(jīng)對柴油火焰浮起長度進(jìn)行了大量研究。孫旭陽[24]研究表明，隨著初始進(jìn)氣溫度的降低，柴油噴霧火焰浮起長度逐漸增加。趙昌普等[19]通過三維數(shù)值模擬研究了缸內(nèi)燃燒過程，總結(jié)出柴油火焰浮起長度隨進(jìn)氣壓力的增大而減小的規(guī)律。Ito等[25]在研究柴油噴霧燃燒時得出柴油火焰浮起長度與炭煙的形成有著顯著的關(guān)系。Taskiran等[26]對不同類型燃料火焰浮起長度的變化規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明，熱值相似的不同類型的燃料，其火焰浮起長度基本一致。Takayuki等[27]研究了乙炔-氧-氮?dú)猸h(huán)境下的柴油火焰浮起長度，得出火焰浮起長度與空氣夾帶有顯著關(guān)系的結(jié)論。結(jié)果表明，隨著環(huán)境溫度和氧氣濃度的降低，穩(wěn)定階段的柴油火焰浮起長度增大；LyleM.Pickett等[28]研究了燃料著火速率對火焰浮起長度的影響，得出柴油火焰浮起長度隨燃料點(diǎn)火延遲時間的縮短而減小的結(jié)論。之前，他們研究了平面壁面射流和自由射流下的火焰浮起長度。結(jié)果表明，在相同的條件下，只改變射流方式對火焰浮起長度的影響較小；其中，平面壁面射流方法并不會對火焰浮起長度產(chǎn)生影響[29]。圖1-2試驗中火焰浮起長度測量示意圖Fig.1-2Sch

第1章緒論5圖1-3計算中火焰浮起長度測量示意圖Fig.1-3Schematicdiagramofflamelift-offlengthmeasurementinsimulation1.2.2柴油富氧燃燒國內(nèi)外現(xiàn)狀上述研究者對柴油在空氣環(huán)境中火焰浮起長度的變化規(guī)律進(jìn)行了研究。還有一些研究者對柴油在富氧環(huán)境中燃燒進(jìn)行研究�；鹧娓∑痖L度對柴油卷吸空氣和炭煙的形成有重要影響，同時柴油在富氧環(huán)境下著火與燃燒的研究也有重要意義。李勝琴等[30]對柴油發(fā)動機(jī)富氧燃燒進(jìn)行理論分析，研究結(jié)果表明柴油在柴油機(jī)內(nèi)富氧的環(huán)境下燃燒時，由于氧氣的含量提高，柴油的動力性增大，放熱率增大，熱損失降低，排放污染物NOx等降低，提高了柴油的利用率，達(dá)到了移動源節(jié)能減排的目的。譚親明等[31-32]通過AVL-Fire軟件對柴油機(jī)進(jìn)行數(shù)值計算，研究了柴油在氧氣、氮?dú)夂投趸辑h(huán)境下低氮燃燒和排放特性，當(dāng)進(jìn)氣中的氮?dú)獗壤哂诳諝饪偤康囊话霑r，任何二氧化碳/氧氣比例都無法突破NOx-C的排放瓶頸，但當(dāng)進(jìn)氣中不含氮?dú)鈺r，50%二氧化碳/50%氧氣進(jìn)氣組分可以使柴油機(jī)穩(wěn)定工作，同時氮氧化物的排放量極低，其值可忽略。張韋等[33]對通入不同體積分?jǐn)?shù)氧氣的柴油機(jī)富氧進(jìn)氣燃用柴油進(jìn)行了研究，結(jié)果表明隨著氧含量的增加，缸內(nèi)爆發(fā)壓力的極值有所增加，循環(huán)速率降低，著火延遲縮短。陳漢玉等[34-35]對比常規(guī)空氣與二氧化碳/氧氣環(huán)境下缸內(nèi)平均溫度的變化情況。當(dāng)供油提起前角不改變時，35%二氧化碳/65%氧氣是最優(yōu)選擇。王作峰等[36]在二氧化碳/氧氣環(huán)境中進(jìn)行了柴油機(jī)燃燒試驗，并對其起動性與排放特性進(jìn)行試驗研究。得出了在氧氣濃度為60%時仍可正常運(yùn)行，HC、CO的排放量增加，NOx排放量減少的結(jié)論。王對對等[37]也對二氧化碳/氧氣環(huán)境中柴油機(jī)的燃燒規(guī)律進(jìn)行研究，驗證了該環(huán)境中柴油機(jī)正常工作的可行性，得到了該?

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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