柴油/正丁醇混合燃料层流扩散火焰中碳烟颗粒演变过程的实验研究

发布时间：2022-10-05 19:03

　　传统燃油发动机排放的碳烟颗粒的生成过程非常复杂,很多问题还未得到科学的解释,对于单一及多元碳氢混合燃料燃烧过程中碳烟颗粒生成与纳观形貌结构的演变规律还未得到详细研究。本文主要基于基础燃烧手段,研究碳烟颗粒在层流扩散火焰中的生成特性,以期进一步理解其生成与演变过程。首先,本文基于同轴射流火焰燃烧器研究了正庚烷、正丁醇以及二者的等体积混合物H50B50扩散火焰中碳烟颗粒的形貌和纳米结构的演变过程。采用热泳探针法采样并使用透射电子显微镜TEM进行样本观测,借助图像处理软件和自开发程序SootFringe,对碳烟TEM图片进行处理,得到碳烟形貌和纳米结构参数。研究结果显示,碳烟发展过程中基本颗粒粒径呈先增大后减小的趋势,积聚颗粒的分形维数基本呈单调增加的趋势;在正庚烷中掺混正丁醇可以有效减小产生的碳烟颗粒数量和尺寸,对降低碳烟排放效果显著。在碳烟生长阶段,碳烟颗粒内部微晶长度会减小,层间距会增大;随后,碳烟石墨化程度增大,微晶长度增大,微晶曲率和层间距减小;在碳烟发展后期,外层大量微晶被氧化,微晶曲率会增大。其次,基于同样的实验和分析方法,研究了柴油和柴油/正丁醇等体积混合物D50B50两种火... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 碳烟的生成过程概述
    1.3 碳烟微观形貌和纳米结构的研究进展
    1.4 激光诱导炽光法LII概述
    1.5 本文研究内容
2 试验装置及研究方法
    2.1 同轴射流火焰燃烧器试验及采样系统
    2.2 碳烟颗粒的TEM分析
    2.3 激光诱导荧光技术LII测量系统
    2.4 本章小结
3 正庚烷/正丁醇扩散火焰中碳烟微观结构的演变
    3.1 实验工况及采样
    3.2 正庚烷扩散火焰中碳烟颗粒的微观形貌演变
    3.3 正庚烷扩散火焰中碳烟颗粒的纳米结构演变
    3.4 正庚烷、H50B50和正丁醇火焰中碳烟纳米结构演变比较
    3.5 本章小结
4 柴油/正丁醇扩散火焰中碳烟微观结构的演变
    4.1 实验工况及采样
    4.2 柴油和D50B50火焰中碳烟形貌的演变和比较
    4.3 柴油和D50B50火焰中碳烟纳米结构的演变和比较
    4.4 碳烟颗粒纳米结构参数的内部差异分析
    4.5 本章小结
5 基于LII系统的层流扩散火焰碳烟浓度场的测量实验
    5.1 液体燃料扩散火焰中碳烟的LII信号图片分析
    5.2 火焰轴线方向上的碳烟体积分数分布
    5.3 火焰径向碳烟体积分数分布
    5.4 本章小结
6 全文总结及研究展望
    6.1 研究总结及创新点
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3686330