柴油/DMF双燃料简化化学动力学模型的构建
发布时间：2021-10-18 06:55
首先基于2,5-二甲基呋喃（2,5-dimethylfuran,DMF）详细机理,运用峰值浓度分析法、反应路径分析法、敏感性分析法和反应速率分析法进行机理简化,构建了包含95种组分和352个反应的DMF简化动力学机理,并对激波管滞燃期和重要燃烧产物浓度进行验证。在此基础上,采用"解耦"思想耦合了柴油多组分替代物（正庚烷/甲苯/正己烯）简化机理,最终构建了一个包含123种组分和394个反应的柴油/DMF双燃料简化机理。研究结果表明:在较宽的当量比（0.52.0）和初始压力（0.18.0MPa）边界条件下,双燃料简化机理对滞燃期、射流搅拌反应器中物种摩尔分数、层流火焰速度等基础燃烧数据及零维单区内燃机模型组分生成规律吻合性较好。
【文章来源】：内燃机工程. 2016,37(03)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
图３反应速率分析２ＤＭＦ简化机理的验证２．１ＤＭＦ简化机理滞燃期的验证文献［１０］在激波管中对ＤＭＦ进行了不同氧浓
２０１６年第３期内燃机工程度下滞燃期试验测量。试验条件是在大气压力状态下，将０．７５％摩尔分数的ＤＭＦ分别与不同浓度的氧气进行混合，分别测量了当量比为０．５、１．０和２．０时的着火延迟期。在进行本文ＤＭＦ简化机理与试验数据对照计算中，假设激波过后，激波管内气体在均质、定容和绝热的环境下进行反应，滞燃期定义为相对于初始温度当温度升高４００Ｋ时所用的时间［１５－１６］。计算结果与试验值对比如图４所示，图中点表示试验值，线表示简化机理计算结果。由图４可见，简化机理可以反映不同当量比下滞燃期的整体变化趋势，在中、低温度范围内与试验值吻合得较好，在高温区域时计算值略有偏差。在当量比增大至２．０时，简化机理对滞燃期的预测误差增大，但整体趋势正确。图４不同氧浓度下简化机理计算值与试验值（滞燃期）对比文献［８］在不同当量比下及相同当量比不同ＤＭＦ摩尔分数（０．５０％和１．００％）下对激波管中的滞燃期进行了试验测量，文献［１０］对此试验数据进行了详细机理的对照计算。本文中基于ＤＭＦ简化机理的计算值与试验值［８］对比如图５所示。由图５可见，在较宽的当量比范围内简化机理与试验值吻合得较好，在试验值上下浮动偏差不超过１０％，并且在相同的当量比条件下简化机理同样可以描述不同ＤＭＦ摩尔分数下的滞燃期变化特性。为进一步验证简化机理滞燃期准确程度，采用ＣＨＥＭＫＩＮ反应包中均相反应器对ＤＭＦ简化机理计算值与ＤＭＦ详细机理计算值进行对比。计算条件为：当量比为１．０，初始压力分别为２ＭＰａ与８ＭＰａ。对比结果
映不同当量比下滞燃期的整体变化趋势，在中、低温度范围内与试验值吻合得较好，在高温区域时计算值略有偏差。在当量比增大至２．０时，简化机理对滞燃期的预测误差增大，但整体趋势正确。图４不同氧浓度下简化机理计算值与试验值（滞燃期）对比文献［８］在不同当量比下及相同当量比不同ＤＭＦ摩尔分数（０．５０％和１．００％）下对激波管中的滞燃期进行了试验测量，文献［１０］对此试验数据进行了详细机理的对照计算。本文中基于ＤＭＦ简化机理的计算值与试验值［８］对比如图５所示。由图５可见，在较宽的当量比范围内简化机理与试验值吻合得较好，在试验值上下浮动偏差不超过１０％，并且在相同的当量比条件下简化机理同样可以描述不同ＤＭＦ摩尔分数下的滞燃期变化特性。为进一步验证简化机理滞燃期准确程度，采用ＣＨＥＭＫＩＮ反应包中均相反应器对ＤＭＦ简化机理计算值与ＤＭＦ详细机理计算值进行对比。计算条件为：当量比为１．０，初始压力分别为２ＭＰａ与８ＭＰａ。对比结果如图６所示。由图６可见，在较宽压力范围内简化机理与详细机理计算结果吻合同样较好，反映出ＤＭＦ简化机理对滞燃期较好的预测能力。２．２ＤＭＦ简化机理组分的验证对于ＤＭＦ简化机理在燃烧过程中对重要组分的预测，尤其是对燃料和Ｏ２的消耗及重要产物（如Ｈ２、图５不同条件下简化机理计算值与试验值（滞燃期）对比图６不同压力下ＤＭＦ简化机理与详细机理滞燃期对比·１２７·
【参考文献】：
期刊论文
[1]柴油多组分替代混合物化学动力学模型[J]. 祁鹏飞,尧命发,刘海峰. 内燃机学报. 2015(01)
[2]柴油、柴油-正丁醇和柴油-DMF燃烧及排放特性试验研究[J]. 张全长,尧命发,郑尊清,徐佳. 内燃机工程. 2014(04)
[3]DMF/柴油和汽油/柴油混合燃料对柴油机燃烧和排放特性的影响[J]. 陈贵升,李伟东,沈颖刚,郑尊清,尧命发,张韦. 内燃机工程. 2014(03)
博士论文
[1]柴油燃料替代混合物低温燃烧机理数值模拟与试验研究[D]. 雒婧.天津大学 2012
本文编号：3442438
【文章来源】：内燃机工程. 2016,37(03)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
图３反应速率分析２ＤＭＦ简化机理的验证２．１ＤＭＦ简化机理滞燃期的验证文献［１０］在激波管中对ＤＭＦ进行了不同氧浓
２０１６年第３期内燃机工程度下滞燃期试验测量。试验条件是在大气压力状态下，将０．７５％摩尔分数的ＤＭＦ分别与不同浓度的氧气进行混合，分别测量了当量比为０．５、１．０和２．０时的着火延迟期。在进行本文ＤＭＦ简化机理与试验数据对照计算中，假设激波过后，激波管内气体在均质、定容和绝热的环境下进行反应，滞燃期定义为相对于初始温度当温度升高４００Ｋ时所用的时间［１５－１６］。计算结果与试验值对比如图４所示，图中点表示试验值，线表示简化机理计算结果。由图４可见，简化机理可以反映不同当量比下滞燃期的整体变化趋势，在中、低温度范围内与试验值吻合得较好，在高温区域时计算值略有偏差。在当量比增大至２．０时，简化机理对滞燃期的预测误差增大，但整体趋势正确。图４不同氧浓度下简化机理计算值与试验值（滞燃期）对比文献［８］在不同当量比下及相同当量比不同ＤＭＦ摩尔分数（０．５０％和１．００％）下对激波管中的滞燃期进行了试验测量，文献［１０］对此试验数据进行了详细机理的对照计算。本文中基于ＤＭＦ简化机理的计算值与试验值［８］对比如图５所示。由图５可见，在较宽的当量比范围内简化机理与试验值吻合得较好，在试验值上下浮动偏差不超过１０％，并且在相同的当量比条件下简化机理同样可以描述不同ＤＭＦ摩尔分数下的滞燃期变化特性。为进一步验证简化机理滞燃期准确程度，采用ＣＨＥＭＫＩＮ反应包中均相反应器对ＤＭＦ简化机理计算值与ＤＭＦ详细机理计算值进行对比。计算条件为：当量比为１．０，初始压力分别为２ＭＰａ与８ＭＰａ。对比结果
映不同当量比下滞燃期的整体变化趋势，在中、低温度范围内与试验值吻合得较好，在高温区域时计算值略有偏差。在当量比增大至２．０时，简化机理对滞燃期的预测误差增大，但整体趋势正确。图４不同氧浓度下简化机理计算值与试验值（滞燃期）对比文献［８］在不同当量比下及相同当量比不同ＤＭＦ摩尔分数（０．５０％和１．００％）下对激波管中的滞燃期进行了试验测量，文献［１０］对此试验数据进行了详细机理的对照计算。本文中基于ＤＭＦ简化机理的计算值与试验值［８］对比如图５所示。由图５可见，在较宽的当量比范围内简化机理与试验值吻合得较好，在试验值上下浮动偏差不超过１０％，并且在相同的当量比条件下简化机理同样可以描述不同ＤＭＦ摩尔分数下的滞燃期变化特性。为进一步验证简化机理滞燃期准确程度，采用ＣＨＥＭＫＩＮ反应包中均相反应器对ＤＭＦ简化机理计算值与ＤＭＦ详细机理计算值进行对比。计算条件为：当量比为１．０，初始压力分别为２ＭＰａ与８ＭＰａ。对比结果如图６所示。由图６可见，在较宽压力范围内简化机理与详细机理计算结果吻合同样较好，反映出ＤＭＦ简化机理对滞燃期较好的预测能力。２．２ＤＭＦ简化机理组分的验证对于ＤＭＦ简化机理在燃烧过程中对重要组分的预测，尤其是对燃料和Ｏ２的消耗及重要产物（如Ｈ２、图５不同条件下简化机理计算值与试验值（滞燃期）对比图６不同压力下ＤＭＦ简化机理与详细机理滞燃期对比·１２７·
【参考文献】：
期刊论文
[1]柴油多组分替代混合物化学动力学模型[J]. 祁鹏飞,尧命发,刘海峰. 内燃机学报. 2015(01)
[2]柴油、柴油-正丁醇和柴油-DMF燃烧及排放特性试验研究[J]. 张全长,尧命发,郑尊清,徐佳. 内燃机工程. 2014(04)
[3]DMF/柴油和汽油/柴油混合燃料对柴油机燃烧和排放特性的影响[J]. 陈贵升,李伟东,沈颖刚,郑尊清,尧命发,张韦. 内燃机工程. 2014(03)
博士论文
[1]柴油燃料替代混合物低温燃烧机理数值模拟与试验研究[D]. 雒婧.天津大学 2012
本文编号：3442438
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