能源危機與環(huán)境污染是內(nèi)燃機發(fā)展所面臨并亟需解決的兩大問題。高效清潔的新型燃燒技術(shù)與替代燃料相結(jié)合為內(nèi)燃機的節(jié)能、減排提供了新的技術(shù)路線。本文以合成氣為替代燃料,基于反應(yīng)活性控制壓燃(RCCI)模式,探究了合成氣/柴油RCCI發(fā)動機在節(jié)能、減排方面的應(yīng)用潛力。結(jié)合KIVA-3V程序與遺傳算法(NSGA-Ⅱ)對合成氣/柴油RCCI發(fā)動機的運行參數(shù)進行了全面優(yōu)化,系統(tǒng)地探究了關(guān)鍵運行參數(shù)對燃燒和排放性能的影響,并在寬負荷工況下提出了優(yōu)化控制策略以實現(xiàn)發(fā)動機高效、清潔、穩(wěn)定的運行。采用NSGA-Ⅱ?qū)Σ煌吞柕暮铣蓺?柴油RCCI發(fā)動機以及合成氣/二甲醚RCCI發(fā)動機進行了性能優(yōu)化,對比分析了發(fā)動機缸徑尺寸、活塞形狀以及直噴燃油屬性對于RCCI性能的影響,同時深入分析了優(yōu)化控制策略的選取機制�；诙酌阎卣苽浜铣蓺饧夹g(shù),提出了單一燃料的合成氣RCCI發(fā)動機系統(tǒng)概念。通過三維流體力學(xué)計算軟件COMSOL Multiphysics建立了二甲醚重整反應(yīng)器的數(shù)值模型,并與合成氣/二甲醚RCCI發(fā)動機的數(shù)值計算相耦合,從而對該發(fā)動機系統(tǒng)的性能表現(xiàn)進行了全方面的評估。(1)為探討合成氣RCCI發(fā)動機的應(yīng)用...

【文章頁數(shù)】：165 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
英文縮寫詞
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 內(nèi)燃機先進燃燒方式的研究進展
        1.2.1 均質(zhì)壓燃(HCCI)
        1.2.2 預(yù)混壓燃(PCCI)
        1.2.3 反應(yīng)活性控制壓燃(RCCI)
    1.3 替代燃料的研究進展
        1.3.1 合成氣
        1.3.2 二甲醚
    1.4 燃料重整的研究進展
    1.5 數(shù)值計算方法的研究進展
        1.5.1 優(yōu)化算法
        1.5.2 COMSOL Multiphysics
    1.6 當前研究主要面臨的問題
    1.7 本文研究內(nèi)容
2. CFD數(shù)值計算模型及驗證
    2.1 發(fā)動機三維CFD數(shù)值計算模型
        2.1.1 湍流模型
        2.1.2 噴霧碰壁模型
        2.1.3 油膜模型
        2.1.4 壁面?zhèn)鳠崮Ｐ?br>        2.1.5 燃燒模型
    2.2 重整反應(yīng)器三維CFD數(shù)值計算模型
        2.2.1 化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型
        2.2.2 流動模型
        2.2.3 傳熱模型
        2.2.4 重整反應(yīng)區(qū)的質(zhì)量傳遞
    2.3 計算模型驗證
        2.3.1 合成氣RCCI相關(guān)驗證
        2.3.2 二甲醚重整反應(yīng)器相關(guān)驗證
    2.4 優(yōu)化算法
    2.5 本章小結(jié)
3. 合成氣/柴油RCCI發(fā)動機的性能
    3.1 合成氣組分的影響
    3.2 預(yù)混比和初始溫度的影響
    3.3 H₂/CO比例的影響
    3.4 參數(shù)影響總結(jié)
    3.5 本章小結(jié)
4 合成氣/柴油RCCI發(fā)動機的性能優(yōu)化
    4.1 NSGA-Ⅱ的優(yōu)化設(shè)置
    4.2 低、中負荷的優(yōu)化歷程
    4.3 供油策略的影響
        4.3.1 供油策略的優(yōu)化結(jié)果
        4.3.2 主噴時刻的影響
        4.3.3 噴油壓力的影響
        4.3.4 預(yù)噴柴油比例的影響
    4.4 初始參數(shù)的影響
        4.4.1 初始參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果
        4.4.2 EGR率和初始溫度的影響
    4.5 合成氣組分的影響
        4.5.1 合成氣組分的優(yōu)化結(jié)果
        4.5.2 合成氣中H2比例的影響
        4.5.3 合成氣中稀釋氣體比例和N2比例的影響
    4.6 合成氣/柴油RCCI發(fā)動機向高負荷拓展的潛力分析
    4.7 本章小結(jié)
5. 合成氣發(fā)動機的應(yīng)用拓展
    5.1 不同發(fā)動機的性能優(yōu)化
        5.1.1 NSGA-Ⅱ的優(yōu)化設(shè)置
        5.1.2 優(yōu)化結(jié)果概述
        5.1.3 供油策略的優(yōu)化結(jié)果
        5.1.4 初始參數(shù)和合成氣組分的優(yōu)化結(jié)果
    5.2 合成氣/二甲醚與合成氣/柴油RCCI發(fā)動機的性能優(yōu)化
        5.2.1 優(yōu)化算例演變歷程
        5.2.2 供油策略的影響
        5.2.3 初始參數(shù)與合成氣組分的影響
    5.3 本章小結(jié)
6. 單一燃料構(gòu)建合成氣RCCI發(fā)動機的探索
    6.1 合成氣/二甲醚RCCI與二甲醚PCCI和CDC燃燒模式對比
    6.2 預(yù)混比的影響
    6.3 H₂能量比例的影響
    6.4 本章小結(jié)
7. 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介



本文編號：3798915