汽油燃料替代混合物化学动力学模型研究

发布时间：2017-12-18 23:27

  本文关键词：汽油燃料替代混合物化学动力学模型研究

  更多相关文章： 均质压燃 汽油替代混合物 甲苯掺比燃料 二异丁烯 化学动力学模型

【摘要】：均质充量压缩着火燃烧(Homogeneous Charge Compression Ignition,HCCI)因其具有燃烧效率高以及污染物排放低等优点,成为现在国内外内燃机界研究的焦点问题。HCCI燃烧方式与传统的汽油机和柴油机的燃烧方式有着本质上的区别,在其燃烧过程中,化学反应动力学起着主导的作用。汽油是一种由几百种碳氢化合物所组成的复杂混合物,需要用只包括有限数目组分的汽油替代混合物来对其进行数值模拟。本文将以包含正庚烷、异辛烷、甲苯和二异丁烯四种组分的汽油替代混合物作为对象进行化学反应动力学研究。首先,以汽油替代混合物中烯烃的代表组分二异丁烯(Diisobutylene,DIB)作为研究对象,在HCCI发动机工况下进行了二异丁烯的燃料特性计算,同时运用路径分析和敏感性分析的方法进行了二异丁烯的化学动力学研究,得到了二异丁烯的重要反应、组分以及反应路径图。二异丁烯主要有燃料的脱氢反应和燃料的直接分解反应两条反应路径。在二异丁烯的脱氢反应路径中,首先与羟基发生反应,生成三种同分异构体JC8H15-A、JC8H15-B、JC8H15-D,DMPD13、DMPD13-E、DMPD13O、DMPD13HO、DMPD13CO等是二异丁烯燃烧过程中脱氢反应路径的重要中间产物。而在二异丁烯的直接分解反应中,二异丁烯通过重要的分解反应JC8H16=IC4H7+TC4H9直接将燃料分解成两个C4分子,之后再通过几步反应就生成大量的C1-C3小碳分子。在此基础上,以二异丁烯为烯烃的代表组分加入到甲苯掺比燃料(Toluene Reference Fuel,简称TRF)中组成TRF/DIB四元汽油替代混合物,针对HCCI发动机使用工况,构建了一个新的TRF/DIB简化化学动力学机理,包含103种组分和199个反应。对所构建的简化机理进行了三元燃料TRF在1.5~2MPa和4.5~6MPa压力下和四元燃料在10bar、30bar、50bar压力下的激波管实验着火延迟时间的验证,模拟结果与实验结果吻合得比较好;同时,该机理的模拟结果与HCCI发动机实验条件下的燃烧过程的实验结果也吻合得比较好,说明该机理适用于汽油HCCI发动机的模拟。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK401

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