汽油压燃低温燃烧碳烟和NO_x生成数值模拟研究

发布时间：2017-09-20 04:22

  本文关键词：汽油压燃低温燃烧碳烟和NO_x生成数值模拟研究

  更多相关文章： 汽油 低温燃烧 碳烟 燃料物性 数值模拟

【摘要】：汽油压燃低温燃烧是一种新型的燃烧方式,降低碳烟和NO_x的排放的潜力很大。汽油压燃低温燃烧在高负荷碳烟排放比较高,研究碳烟和NO_x缸内的形成规律对实现清洁燃烧有很重要的意义。因此,本研究中采用三维数值模拟的方法对汽油压燃低温燃烧发动机燃烧过程进行数值仿真和分析,对其碳烟和NO_x的生成和演化过程进行研究。本研究中采用KIVA内燃机仿真程序,并耦合C HEMKIN化学反应动力学软件,建立三维数值计算模型。对固定喷油正时,改变EGR率以及固定EGR率,改变喷油正时两个方案进行数值模拟,分析喷油正时和EGR率对汽油低温燃烧和碳烟及NO_x排放的影响。研究表明,在不同的喷油正时和EGR率下,模拟的缸压和放热率曲线,碳烟和NO_x排放的预测结果与实验吻合得很好,验证所建立的模型的可靠性。增加EGR率可以有效降低碳烟排放的同时能够降低NO_x排放；喷油正时滞后,缸内碳烟生成速率增加,同时氧化速率增加更快,碳烟的排放略有降低,而NO_x排放会增加。在上面的基础上研究不同燃料物性和组分对汽油低温燃烧数值模拟的影响。研究表明,将正庚烷、异辛烷和甲苯三组分燃料改为正庚烷和异辛烷两组分燃料,燃料滞燃期变长,碳烟的排放模拟结果几乎是零排放,而NO_x排放几乎没有变化,所以甲苯在碳烟数值模拟研究中有很大的影响；将三组分物性的燃料改为单异辛烷物性的燃料,碳烟排放模拟的数值降低,碳烟生成位置从燃烧室壁面处转移到燃烧室凹坑,缸内燃烧温度增加,NO_x排放增加。所以燃料物性和组分对汽油低温燃烧及排放有很大的影响。
【关键词】：汽油 低温燃烧 碳烟 燃料物性 数值模拟
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK401
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10-12
• 1.2 低温燃烧技术的发展12-16
• 1.2.1 低温燃烧技术的发展12-14
• 1.2.2 汽油低温燃烧的国内外研究现状14-15
• 1.2.3 燃料特性对低温燃烧影响的国内外研究现状15-16
• 1.3 碳烟的生成16-19
• 1.3.1 颗粒排放物16-17
• 1.3.2 碳烟的生成17-18
• 1.3.3 碳烟前驱物PAH生成机理18-19
• 1.4 论文研究的意义和主要内容19-20
• 第二章 汽油低温燃烧CFD模型的建立20-29
• 2.1 KIVA计算程序简介20-22
• 2.1.1 KIVA程序的发展20-21
• 2.1.2 KIVA程序的计算流程21-22
• 2.2 KIVA程序使用的物理子模型22-26
• 2.2.1 湍流模型22-23
• 2.2.2 喷雾破碎模型23
• 2.2.3 多组分蒸发模型23-24
• 2.2.4 燃烧模型24
• 2.2.5 碳烟模型24-25
• 2.2.6 NO_x生成模型25-26
• 2.3 数值模拟模型建立26-28
• 2.3.1 物理模型的建立26-27
• 2.3.2 简化机理的选择27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 汽油压燃低温燃烧碳烟和NO_x排放模拟研究29-45
• 3.1 汽油压燃低温燃烧数值模型的验证29-32
• 3.2 喷油正时对汽油压燃低温燃烧碳烟和NO_x排放的影响32-38
• 3.2.1 喷油正时对油气混合的影响33-34
• 3.2.2 喷油正时对汽油压燃低温燃烧的影响34
• 3.2.3 喷油正时对碳烟排放的影响34-37
• 3.2.4 喷油正时对NO_x排放的影响37-38
• 3.3 EGR对汽油压燃低温燃烧碳烟和NO_x排放的影响38-44
• 3.3.1 EGR对油气混合的影响38-39
• 3.3.2 EGR对汽油压燃低温燃烧的影响39-40
• 3.3.3 EGR对汽油压燃低温燃烧碳烟排放的影响40-43
• 3.3.4 EGR对汽油压燃低温燃烧NO_x排放的影响43-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 燃料特性对汽油低温燃烧碳烟和NO_x排放模拟研究45-60
• 4.1 燃料物性对汽油低温燃烧碳烟和NO_x排放影响的模拟45-53
• 4.1.1 燃料物性对燃烧的影响45-48
• 4.1.2 燃料物性对汽油低温燃烧碳烟排放影响48-52
• 4.1.3 燃料物性对汽油低温燃烧NO_x排放影响52-53
• 4.2 燃料组分对汽油低温燃烧碳烟和NO_x排放影响的模拟53-58
• 4.2.1 燃料组分对燃烧的影响53-55
• 4.2.2 燃料组分对汽油低温燃烧碳烟排放影响55-57
• 4.2.3 燃料组分对汽油低温燃烧NO_x排放影响57-58
• 4.3 本章小结58-60
• 第五章 全文总结及工作展望60-62
• 5.1 全文总结60-61
• 5.2 工作展望61-62
• 参考文献62-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间发表论文情况68

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