TRF-NO燃料HCCI燃烧简化化学动力学模型研究

发布时间：2017-07-20 00:10

  本文关键词：TRF-NO燃料HCCI燃烧简化化学动力学模型研究

  更多相关文章： 均质压燃 甲苯掺比燃料 一氧化氮 敏感性分析 产率分析

【摘要】：为了解决均质充量压缩点火(Homogeneous Charge Compression Ignition,HCCI)面临的全部负荷和转速范围的覆盖问题、着火时刻和燃烧速率控制问题、运行范围扩展等问题,多种多样的技术措施在HCCI技术的实行中得到了广泛的研究,其中废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,EGR)由于其突出的优点,在HCCI研究中获得了极大的关注。经研究发现,EGR的化学作用主要体现于EGR气体中活性成分在燃烧过程中的化学影响,这些活性成分主要包括CO、NO和未燃尽碳氢。而本文选取了EGR气体中非常重要的一种成分----一氧化氮(NO)作为研究对象。随着汽油替代混合物的深入研究,甲苯掺比燃料(Toluene Reference Fuel,TRF)是应用比较成熟的汽油三元替代混合物,解决了汽油燃料辛烷值非线性的问题,能捕捉燃料抗爆性能随发动机工况的变化特性,能在低温燃烧过程中很好地描述汽油燃料的性质。本文以NO和TRF为研究对象,而HCCI燃烧受燃料的化学反应动力学控制,因此本文的焦点主要集中在NO与TRF的化学动力学模型上。通过对比前人对NO与TRF的研究成果,选择了正确的机理并利用敏感性分析法和路径分析法分析了NO对TRF的各个组分的影响路径和关键反应。NO加入到TRF之后产生新的转化路径,NO对正庚烷和异辛烷的影响路径具有相似性,而甲苯由于其结构的特点与正庚烷和异辛烷都不同。通过分析还发现:NO加入到TRF之后对燃烧影响的关键反应为NO+OH(+M)=HONO(+M)和HO2+NO=NO2+OH;其中,NO对异辛烷和甲苯的影响相似,即着火延迟时间随NO添加浓度的增加促进作用逐渐加强;而NO对正庚烷的影响与异辛烷和甲苯不同,着火延迟时间呈现出先随NO添加浓度增加逐渐提前而后随NO添加浓度增加提前作用逐渐削弱,主要取决于反应NO+OH(+M)=HONO(+M)。在以上分析的基础上构建了一个包含有80种组分和184个基元反应的TRF-NO的简化机理。通过与不同的工况下TRF-NO简化机理与详细机理和实验值的对比发现:TRF-NO简化机理的TRF分支部分能够很好地吻合在激波管和HCCI发动机中的着火延迟时间和缸内压力;TRF-NO简化机理能够很好地吻合在HCCI发动机中随着NO添加浓度变化的着火延迟时间。
【关键词】：均质压燃 甲苯掺比燃料 一氧化氮 敏感性分析 产率分析
【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】：TK16
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 HCCI燃烧8-12
• 1.1.1 汽油燃料的HCCI燃烧9-10
• 1.1.2 废气再循环在HCCI中的作用10-11
• 1.1.3 NO对HCCI燃烧的影响11-12
• 1.2 汽油燃料替代混合物及NO的化学动力学模型研究现状12-14
• 1.2.1 汽油燃料替代混合物化学动力学模型的研究现状12
• 1.2.2 甲苯掺比燃料12-14
• 1.3 NO对燃料HCCI燃烧影响的化学动力学模型研究进展14-16
• 1.4 本课题的研究意义和内容16-18
• 2 计算软件简介18-26
• 2.1 CHEMKIN-PRO简介19-20
• 2.2 SENKIN简介20
• 2.3 计算模型20-23
• 2.3.1 热力学基础模型20-22
• 2.3.2 化学反应速率模型22
• 2.3.3 发动机模型22-23
• 2.4 计算模型23-26
• 2.4.1 生成速率分析法23-24
• 2.4.2 敏感性分析法24-26
• 3 NO与各组分之间的相互作用26-50
• 3.1 NO与NC_7H_(16)26-34
• 3.1.1 NO与NC_7H_(16)机理的分析26-28
• 3.1.2 NC_7H_(16) -NO化学动力分析28-34
• 3.2 NO与IC_8H_(18)34-40
• 3.2.1 NO与IC_8H_(18)机理的分析34-36
• 3.2.2 IC_8H_(18) -NO化学动力分析36-40
• 3.3 NO与C_6H_5CH_340-48
• 3.3.1 NO与C_6H_5CH_3机理的分析41-43
• 3.3.2 C_6H_5CH_3 -NO化学动力分析43-48
• 3.4 本章小结48-50
• 4 一氧化氮与TRF简化化学动力学模型50-62
• 4.1 NO对TRF简化化学动力学模型的构建50-53
• 4.1.1 TRF子机理的构建50-52
• 4.1.2 NO子机理的构建52-53
• 4.2 NO-TRF机理的验证53-59
• 4.2.1 TRF机理的验证53-55
• 4.2.2 NO机理验证55-59
• 4.3 TRF-NO机理分析59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 5 结论与展望62-64
• 5.1 全文结论62-63
• 5.2 展望63-64
• 致谢64-66
• 参考文献66-72
• 附录72-79
• A. TRF-NO的简化机理72-79
• B. 作者在攻读学位期间已完成的学术论文情况79
• C.作者在攻读学位期间参与的项目目录79

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本文编号：565431