柴油机低温燃烧碳烟生成特性研究

发布时间：2023-04-01 08:18

　　随着环境污染的加剧和排放法规的日益严格,低温燃烧方式因具有高效清洁燃烧的潜力而得到广泛研究。本文以探究柴油机低温燃烧碳烟生成特性为目标,以CONVERGE软件为数值计算工具,对柴油机低温燃烧碳烟生成特性进行模拟仿真研究,探究了不同燃烧控制参数对碳烟生成过程及颗粒特性的影响规律。主要工作和结论如下:本文采用气相化学反应动力学软件CHEMKIN-PRO对比分析了不同化学反应机理预测的滞燃期,层流火焰速度和中间组分浓度,并选取与实验值吻合较好的机理作为柴油燃料替代机理。然后分别对喷雾子模型,燃烧模型和碳烟生成及氧化模型进行了标定。开展了 EGR率对柴油机燃烧、排放及碳烟生成特性的研究。研究表明随EGR率的增加,碳烟生成质量降低,而碳烟颗粒数密度增加,碳烟颗粒平均直径呈先增加后减小趋势。碳烟排放是生成过程和氧化反应共同作用的结果,当EGR率小于50.0%时,碳烟氧化反应起主导作用;当EGR率大于50.0%时,碳烟生成过程占主导地位。开展了喷油提前角对柴油机低温燃烧碳烟生成特性的研究。研究表明随喷油提前角的增大,碳烟颗粒生成、氧化质量及颗粒数密度降低,碳烟颗粒平均直径减小,碳烟生成过程对碳烟排放...

【文章页数】：117 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 低温燃烧控制策略国内外研究现状
    1.3 碳烟生成机理和模型的国内外研究现状
        1.3.1 碳烟前驱物生成机理研究现状
        1.3.2 碳烟模型研究现状
    1.4 本文主要研究内容
2 详细碳烟模型理论基础
    2.1 碳烟前驱物反应机理
    2.2 碳烟颗粒反应模型
        2.2.1 碳烟颗粒成核反应
        2.2.2 碳烟颗粒凝聚反应
        2.2.3 碳烟颗粒凝结反应
        2.2.4 碳烟颗粒表面反应
    2.3 本章小结
3 柴油机仿真模型的建立与验证
    3.1 CONVERGE软件介绍
    3.2 数值模拟理论基础
        3.2.1 湍流模型
        3.2.2 喷雾模型
        3.2.3 燃烧模型
        3.2.4 排放模型
    3.3 仿真模型建立及验证
        3.3.1 物理模型建立
        3.3.2 柴油燃料替代机理选取
        3.3.3 喷雾子模型标定
        3.3.4 柴油机仿真模型验证
    3.4 本章小结
4 EGR率与喷油提前角对柴油机碳烟生成特性的影响
    4.1 EGR率对柴油机碳烟生成特性的影响
        4.1.1 EGR率对柴油机燃烧及排放的影响
        4.1.2 EGR率对柴油机碳烟生成过程的影响
        4.1.3 EGR率对柴油机碳烟颗粒特性的影响
    4.2 喷油提前角对柴油机低温燃烧碳烟生成特性的影响
        4.2.1 喷油提前角对柴油低温燃烧及排放的影响
        4.2.2 喷油提前角对柴油低温燃烧碳烟生成过程的影响
        4.2.3 喷油提前角对柴油低温燃烧碳烟颗粒特性的影响
    4.3 本章小结
5 多参数综合作用对柴油机碳烟生成特性的影响
    5.1 进气门晚关角对柴油机低温燃烧碳烟生成特性的影响
        5.1.1 进气门晚关角对柴油机低温燃烧及排放的影响
        5.1.2 进气门晚关角对柴油机低温燃烧碳烟生成过程的影响
        5.1.3 进气门晚关角对柴油低温燃烧碳烟颗粒特性的影响
    5.2 进气门晚关角、喷油提前角、EGR率对碳烟生成特性的影响
        5.2.1 进气门晚关角、喷油提前角、EGR率对燃烧及排放的影响
        5.2.2 进气门晚关角、喷油提前角、EGR率对碳烟生成过程的影响
        5.2.3 进气门晚关角、喷油提前角、EGR率对碳烟颗粒特性的影响
    5.3 本章小结
6 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 全文展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：3776795