正庚烷低温氧化机理构建及缸内燃烧过程模拟
发布时间：2021-06-22 15:55
高强化柴油机广泛应用于对功率密度有较高要求的工程车辆及特种车辆,在高强度状态下,为了保证机体的强度,柴油机常采用更小压缩比,导致压缩行程末期缸内温度较低,给柴油机的着火、冷起动和低温稳定工作带来挑战。深入探究柴油的低温燃烧过程对指导高强度柴油机的冷机工作策略开发有理论意义。柴油包含多种组分,常采用标志燃料研究其燃烧机理。正庚烷具有和柴油相近的十六烷值,常被用于预测柴油着火过程。本文基于气相动力学分析软件CHEMKIN-Pro研究了正庚烷的低温氧化过程中主要基元的时间历程、冷热焰转化及着火延迟,构建了69种基元、102步反应的简化机理,并以此为基础研究了零维单区的柴油机燃烧过程。对比研究了被广泛认可的12种正庚烷氧化机理,基于文献数据分析了这些机理在不同温度、压力与当量比条件下预测的基元浓度时间历程以及滞燃期。结果表明,美国劳伦斯国家实验室（LLNT）Seiser的详细反应机理在低温条件下具有最为准确的预测精度,威斯康星大学麦迪逊分校Patel的简化反应机理在高温环境下表现较好,其余机理的预测精度有所不足。基于正庚烷低温氧化过程的仿真分析,确定了最为核心的基元反应组成骨架机理,通过产率分...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CHEMKIN-Pro常用领域及模型
2.研究方法与模型15图2-2CHEMKIN-Pro运行结构图Figure2-2OperationalstructurediagramofCHEMKIN-Pro使用CHEMKIN-Pro软件计算一般分为五个步骤：1.确定模拟方法。CHEMKIN为化学反应流的建模提供了一种模块化方法，即取即用的反应器模型解决了各种理想化的流动条件。对于一些简单的系统，直接根据反应器模块的属性进行简单选择；对于比较复杂系统，可以采用多种反应器模块联合来实现相关功能；2.创建模型的反应器系统。开放性反应器必须具备出、入口端口，其间还可以链接其他反应器或反应网格，以达成一个完整的模拟系统。3.准备所需反映文件。
华北水利水电大学学位论文16气相动力学文件（mech.inp）及热力学文件（therm.dat）是任一反应机理都必需的预处理文件，是所有程序计算的基矗表面动力学文件（surf.inp）和传输文件（tran.dat）则可根据不同反应器属性进行添加使用。气相动力学文件包含了气相成分组成、气相化学反应及相关的Arrhenius数据等信息。表面动力学文件包含两相反应所需的各种信息如表面结构、表面和体内的成分组成及热力学数据、表面化学反应等，以处理催化反应、化学气相沉积、固体腐蚀等多相反应。传输文件提供气相多组分粘度、热传导系数、扩散系数和热扩散系数等。用户编写的输入文件及热力学文件经由预处理器生成相关文件动态链接，随后由子程序进行后续处理。气相动力学处理器的文件动态链接可直接进入子程序，也可以被表面动力学和传输预处理器进行调用。4.设置反应器及入口条件参数。CHEMKIN输入文件是研究者之间交换信息的标准，主要有几何参数，反应条件参数和算法参数。5.运行模型并进行后处理。2.2.仿真模型选择及参数确定2.2.1.均质闭式反应器均质闭式反应器（HomogeneousBarchReactor，HBR）是最为简单的反应机理，该反应器假定容器内的混合气充分均匀，且不存在温度梯度及气体与反应器的热交换现象，常被用于模拟瞬时工况下燃料的滞燃期测量。图2-3均质闭式反应器Figure2-3HomogeneousBarchReactorHBR反应器具有多种备选求解类型，既可以设定恒压或定容环境求解能量方程，还可以设定恒压与恒温、定容与恒温的环境进行模拟，根据本文研究内容分析，最终选取恒压求解能量方程工况进行后续研究。闭式反应器的共有特点即为忽略进气对反应环境影响，而均匀分布的混合气也减少
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温地域绿色数据中心柴油发电机组的热管理系统[J]. 田智会,许乃强. 移动电源与车辆. 2019(02)
[2]柴油机高原低温起动措施[J]. 彭飞. 低碳世界. 2018(08)
[3]可再生能源综合利用的研究现状与展望[J]. 吴利乐,郑源,王爱华,任岩. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2015(03)
[4]高寒环境下油脂润滑泵站的研制[J]. 姚林晓,上官林建,赵明章,刘栋,王春虎,吴迪. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2015(02)
[5]12V280ZJ型柴油机起动试验与分析[J]. 郭元梅,羊正仪. 内燃机车. 2000(08)
博士论文
[1]柴油均质压燃（HCCI）发动机燃烧过程数值模拟和实验研究[D]. 黄豪中.天津大学 2007
硕士论文
[1]重型柴油机冷起动性能研究[D]. 张小田.天津大学 2017
本文编号：3243124
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CHEMKIN-Pro常用领域及模型
2.研究方法与模型15图2-2CHEMKIN-Pro运行结构图Figure2-2OperationalstructurediagramofCHEMKIN-Pro使用CHEMKIN-Pro软件计算一般分为五个步骤：1.确定模拟方法。CHEMKIN为化学反应流的建模提供了一种模块化方法，即取即用的反应器模型解决了各种理想化的流动条件。对于一些简单的系统，直接根据反应器模块的属性进行简单选择；对于比较复杂系统，可以采用多种反应器模块联合来实现相关功能；2.创建模型的反应器系统。开放性反应器必须具备出、入口端口，其间还可以链接其他反应器或反应网格，以达成一个完整的模拟系统。3.准备所需反映文件。
华北水利水电大学学位论文16气相动力学文件（mech.inp）及热力学文件（therm.dat）是任一反应机理都必需的预处理文件，是所有程序计算的基矗表面动力学文件（surf.inp）和传输文件（tran.dat）则可根据不同反应器属性进行添加使用。气相动力学文件包含了气相成分组成、气相化学反应及相关的Arrhenius数据等信息。表面动力学文件包含两相反应所需的各种信息如表面结构、表面和体内的成分组成及热力学数据、表面化学反应等，以处理催化反应、化学气相沉积、固体腐蚀等多相反应。传输文件提供气相多组分粘度、热传导系数、扩散系数和热扩散系数等。用户编写的输入文件及热力学文件经由预处理器生成相关文件动态链接，随后由子程序进行后续处理。气相动力学处理器的文件动态链接可直接进入子程序，也可以被表面动力学和传输预处理器进行调用。4.设置反应器及入口条件参数。CHEMKIN输入文件是研究者之间交换信息的标准，主要有几何参数，反应条件参数和算法参数。5.运行模型并进行后处理。2.2.仿真模型选择及参数确定2.2.1.均质闭式反应器均质闭式反应器（HomogeneousBarchReactor，HBR）是最为简单的反应机理，该反应器假定容器内的混合气充分均匀，且不存在温度梯度及气体与反应器的热交换现象，常被用于模拟瞬时工况下燃料的滞燃期测量。图2-3均质闭式反应器Figure2-3HomogeneousBarchReactorHBR反应器具有多种备选求解类型，既可以设定恒压或定容环境求解能量方程，还可以设定恒压与恒温、定容与恒温的环境进行模拟，根据本文研究内容分析，最终选取恒压求解能量方程工况进行后续研究。闭式反应器的共有特点即为忽略进气对反应环境影响，而均匀分布的混合气也减少
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温地域绿色数据中心柴油发电机组的热管理系统[J]. 田智会,许乃强. 移动电源与车辆. 2019(02)
[2]柴油机高原低温起动措施[J]. 彭飞. 低碳世界. 2018(08)
[3]可再生能源综合利用的研究现状与展望[J]. 吴利乐,郑源,王爱华,任岩. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2015(03)
[4]高寒环境下油脂润滑泵站的研制[J]. 姚林晓,上官林建,赵明章,刘栋,王春虎,吴迪. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2015(02)
[5]12V280ZJ型柴油机起动试验与分析[J]. 郭元梅,羊正仪. 内燃机车. 2000(08)
博士论文
[1]柴油均质压燃（HCCI）发动机燃烧过程数值模拟和实验研究[D]. 黄豪中.天津大学 2007
硕士论文
[1]重型柴油机冷起动性能研究[D]. 张小田.天津大学 2017
本文编号：3243124
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