乙醇—空气混合气激光点火燃烧特性试验研究

发布时间：2017-08-03 20:32

  本文关键词：乙醇—空气混合气激光点火燃烧特性试验研究

  更多相关文章： 激光点火 中心电极点火 层流燃烧速度 Photoshop像素转换法 压力变化

【摘要】：生物乙醇是目前世界上应用最为广泛的生物质燃料之一,特别是随着新一代乙醇制取技术的发展使得其应用前景更为广阔。而激光点火技术作为车用发动机点火系统的研究也日益广泛,主要是因为激光点火具有点火能量密度高,点火位置可调,可较容易实现多点点火等因素。为了更好地将激光点火技术与生物乙醇的优势结合起来,本文研究初始温度和压力分别为358 K和0.1 MPa的乙醇-空气预混合气激光点火时的燃烧特性,详细研究层流燃烧速度、马克斯坦长度等预混燃烧特性,并与中心电极点火时的预混燃烧特性进行了比较。第一,在初始温度和压力分别为358 K和0.1 MPa试验条件下,在温控定容燃烧弹上用高速纹影成像系统记录了当量比0.6—1.6的乙醇空气预混合气激光点火时的类球形火焰发展过程,并且用压电式压力传感器测量容弹内的压力,压力信号经电荷放大器放大后,用数字示波器记录容弹内压力变化曲线。在火焰半径的提取过程中提出了Photoshop像素转换法,并与传统的夹逼法等测量方法做比较,以确定Photoshop像素转换法的正确性。确定火焰半径变化后,对比使用线性外推法和非线性外推法计算了层流燃烧速度,发现用非线性外推法得到的层流燃烧速度能更真实反映火焰传播过程中的速度,并分析了质量燃烧速率,马克斯坦长度,峰值压力,已燃质量分数,放热量等预混燃烧特性参数。第二,文中对激光点火火焰扩展过程做了较为全面的总结,特别是等离子体形成过程。另外文中对激光点火和中心电极点火的层流燃烧速度,压力变化和已燃质量分数做了比较,试验表明在稀燃条件下,激光点火层流燃烧速度高于中心电极点火。
【关键词】：激光点火 中心电极点火 层流燃烧速度 Photoshop像素转换法 压力变化
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK16
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 绪论13-24
• 1.1 研究背景13-17
• 1.1.1 能源危机与环境问题13-14
• 1.1.2 车用代用燃料与生物乙醇14-15
• 1.1.3 新型点火系统与激光点火15-17
• 1.2 生物乙醇研究现状17-20
• 1.2.1 预混层流燃烧特性研究17-20
• 1.2.2 乙醇在内燃机上的应用20
• 1.3 激光点火研究20-22
• 1.3.1 着火特性研究21
• 1.3.2 激光在发动机上的应用研究21-22
• 1.4 本文的研究内容和意义22-24
• 第2章 实验设备及方案24-33
• 2.1 激光点火系统24-26
• 2.1.1 激光产生25
• 2.1.2 激光光路25-26
• 2.2 纹影成像系统26-27
• 2.3 可视化定容燃烧弹27-28
• 2.4 时序控制模块28-29
• 2.5 数据采集系统29-31
• 2.5.1 激光点火能量数据采集系统29-30
• 2.5.2 容弹内部压力测量系统30
• 2.5.3 纹影图像高速摄影系统30-31
• 2.6 实验方案31-32
• 本章小结32-33
• 第3章 激光点火火焰形成过程33-43
• 3.1 等离子体的产生34-38
• 3.1.1 多光子电离35-36
• 3.1.2 电子级联过程36-37
• 3.1.3 等离子体增长过程37-38
• 3.2 冲击波发展阶段38-39
• 3.3 火核发展阶段39-40
• 3.3.1 初始火核向自持火焰发展39
• 3.3.2 第三瓣形成39-40
• 3.4 火焰传播过程40-42
• 本章小结42-43
• 第4章 图像处理方法43-51
• 4.1 程序检测法44-47
• 4.1.1 图像边缘检测44-46
• 4.1.2 半径获得46-47
• 4.2 像素转换法47-50
• 4.2.1 区域的选择47-48
• 4.2.2 像素值获得48
• 4.2.3 半径获取48-50
• 本章小结50-51
• 第5章 混合气激光点火燃烧特性参数51-73
• 5.1 预混时间确定51-52
• 5.2 层流燃烧速度52-64
• 5.2.1 等效火焰半径53
• 5.2.2 拉伸层流火焰传播速度与拉伸率53-55
• 5.2.3 火焰传播过程分析55-57
• 5.2.4 无拉伸层流火焰传播速度57-62
• 5.2.5 层流燃烧速度62-64
• 5.3 其他燃烧特性参数研究64-67
• 5.3.1 马克斯坦长度64-65
• 5.3.2 层流质量燃烧通量65-66
• 5.3.3 绝热火焰温度66-67
• 5.4 激光点火燃烧压力变化67-73
• 5.4.1 压力升高率与最大峰值压力68-69
• 5.4.2 已燃气质量分数69-71
• 5.4.3 放热率71-73
• 第6章73-77
• 6.173
• 6.1.2 点火能量测试模块73
• 6.2 层流燃烧速度比较73-74
• 6.3 压力变化及已燃质量分数比较74-76
• 本章小结76-77
• 第7章 全文总结及工作展望77-79
• 7.1 全文总结77-78
• 7.2 工作展望78-79
• 参考文献79-84
• 发表论文和参加科研情况说明84-85
• 攻读硕士期间发表的论文84
• 攻读硕士学位期间参加的主要科研项目84-85
• 致谢85

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本文编号：616226