水对发动机燃烧和排放影响研究
发布时间：2021-08-13 08:02
缸内直喷技术通过高效的控制喷油策略,能降低未燃碳氢的排放以及增加燃油经济性和动力性,成为了现阶段的研究热点。随着缸内直喷发动机压缩比的增加,带来了一系列的问题,最主要的有发动机的不正常燃烧—爆震燃烧。在众多抑制爆震的措施中,喷水（Water Injection）能有效的抑制爆震,而且喷水的原理比较简单,一方面水由于其比较大的潜热,对燃烧室混合气的温度能起到较好的冷却作用,因此能有效的抑制爆震的产生,另一方面水参与了燃烧过程的一系列化学反应,因此研究水在燃烧过程中的化学反应方面的影响非常重要。为了研究水在发动机燃烧中的物理化学作用,本文以本课题组建立的四元汽油替代混合物TRF/二异丁烯为基础,首先通过不同燃料的着火延迟验证和HCCI发动机验证其准确性,结果表明其和实验结果具有很好的一致性,采用数值模拟分析了缸内平均温度、热释放率和燃烧过程中重要产物CH2O、OH以及H2O随曲轴转角的变化情况,缸内平均温度,热释放率,热释放率,CH2O的摩尔分数随着水蒸气比例的增加峰值逐渐降低并且产生峰值的时间逐渐后移,在峰值产生之后被消耗...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
爆震造成的部件损坏图
重庆大学硕士学位论文102.2零维模型软件Chemkin-pro软件介绍2.2.1Chemkin-pro软件简介Chemkin-pro计算软件是由美国国家实验室开发的，是一款关于计算燃烧过程中化学反应动力学机理的软件，功能十分强大，操作界面十分方便，而且其内部采用的求解器的运算方法极其先进。Chemkin-pro软件广泛应用于汽车行业、化工行业、航天工业等由于其强大的求解器，计算时间相对比较短，Chemkin-pro软件的计算过程主要是首先反应解释器将用户端输入反应机理以及热力学数据经过处理后存储在Chemkin-pro中的连接文件中，用户端输入的热力学数据库里面包含反应机理中相关物质的热力学数据，传输数据经过输运处理器可以连接Chemkin-pro连接文件中的相关信息，自动从数据库中获取信息。程序库则将上述信息保存到矩阵中，在计算时将信息传到程序中，通过此信息解控制方程。图2.1Chemkin-pro计算过程图Fig.2.1ThecalculationprocessdiagramofChemkin-pro程序库则将上述信息保存到矩阵中，在计算时将信息传到程序中，通过此信息解控制方程。Chemkin软件经过几代的升级，终于发展到Chemkin-pro这一代，Chemkin-pro比之前任何版本计算速度均有大幅增加，当输入端采用的化学反应动力学机理极其复杂时，更能体现其计算速度的优势。Chemkin-pro目前的操作相比上一代变得更加方便，对于以往比较复杂的化学反应路径分析，Chemkin-pro都能通过清晰的界面协助用户处理。
2计算软件及计算模型介绍11图2.2Chemkin-pro和上一代版本计算时间对比图Fig.2.2Chemkin-proversusthepreviousgeneration图2.3Chemkin-pro新增的路径分析功能介绍图Fig.2.3Chemkin-proaddedpathanalysisfunctiondiagramChemkin-pro相对于上一代版本还新增了模糊处理，可以设置误差范围来提高数值模拟的有效性。2.2.2Chemkin-pro软件计算模型介绍①生成组分变化分析模型生成组分变化模型是用来表征在发动机燃烧过程中，组分的浓度以及组分的变化的速率。生成组分速率常常用ROP（RateofProductionAnalysis）来表示，若物质处于生成的过程则ROP为正，若物质处于消耗的过程则ROP为负。在软件计算时，对于发动机燃烧时的每一个化学反应都可以用以下算式来描述：IP1iiqkikk(2.1)
【参考文献】：
期刊论文
[1]KH-RT模型在横向来流作用下射流雾化过程的应用[J]. 刘日超,乐嘉陵,杨顺华,郑忠华,宋文艳,黄渊. 推进技术. 2017(07)
[2]汽油多组分表征燃料简化动力学模型的系统化构建及验证[J]. 肖干,张煜盛,姜光军. 物理化学学报. 2016(04)
[3]我国产业结构与石油消费增长路径分析[J]. 郑玉华,罗东坤,张亚芳. 软科学. 2013(02)
[4]车用柴油机燃油喷雾的研究发展[J]. 安彦召,黄豪中,裴毅强,梁源飞,赵瑞青,张建业. 小型内燃机与摩托车. 2012(05)
[5]二次喷油优化直喷汽油机冷启动排放特性的研究[J]. 刘德新,刘斌. 西安交通大学学报. 2012(01)
[6]复合燃烧技术在缸内直喷汽油机的应用探讨[J]. 夏天雷. 科技创新导报. 2011(32)
[7]直喷汽油机喷雾撞壁特性试验与模拟[J]. 王艳华,李波,李云清,陈峰. 江苏大学学报(自然科学版). 2011(04)
[8]适用于HCCI发动机的基础燃料化学动力学模型Ⅱ:构造骨架机理[J]. 张庆峰,郑朝蕾,何祖威,王迎. 内燃机学报. 2011(02)
[9]汽油与异辛烷/正庚烷的燃烧特性分析[J]. 姚春德,王阳,宋金瓯,刘士钰,庄远. 内燃机学报. 2009(02)
[10]一个新的适用于HCCI燃烧及排放研究的PRF燃料化学反应简化机理[J]. 黄晨,吕兴才,黄震. 内燃机学报. 2008(02)
博士论文
[1]直喷增压汽油机火焰传播及爆震燃烧过程的多维数值模拟[D]. 王方.清华大学 2015
[2]汽油燃料替代混合物低温燃烧机理数值模拟与试验研究[D]. 王怡峰.天津大学 2014
[3]柴油机高效清洁燃烧方式基础理论研究[D]. 郑朝蕾.天津大学 2008
[4]均质压燃（HCCI）发动机着火与燃烧过程的理论与数值研究[D]. 贾明.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]超临界燃油喷射及燃烧特性的数值模拟研究[D]. 杨占锋.重庆大学 2017
[2]进气道结构对直喷汽油机混合气形成影响的数值模拟研究[D]. 田雪锋.重庆大学 2016
[3]进气道喷射与缸内直喷组合汽油机微粒排放仿真研究[D]. 魏传芳.吉林大学 2015
[4]汽油燃料替代混合物化学动力学模型研究[D]. 梁振龙.重庆大学 2015
[5]低辛烷值汽油替代燃料的均质压燃特性及发动机性能研究[D]. 张凌哲.河北工业大学 2015
[6]汽油替代混合物组分比例确定及化学动力学模型研究[D]. 覃炎忻.重庆大学 2014
[7]柴油机燃烧机理及缸内燃烧过程仿真研究[D]. 周鹏.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3340058
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
爆震造成的部件损坏图
重庆大学硕士学位论文102.2零维模型软件Chemkin-pro软件介绍2.2.1Chemkin-pro软件简介Chemkin-pro计算软件是由美国国家实验室开发的，是一款关于计算燃烧过程中化学反应动力学机理的软件，功能十分强大，操作界面十分方便，而且其内部采用的求解器的运算方法极其先进。Chemkin-pro软件广泛应用于汽车行业、化工行业、航天工业等由于其强大的求解器，计算时间相对比较短，Chemkin-pro软件的计算过程主要是首先反应解释器将用户端输入反应机理以及热力学数据经过处理后存储在Chemkin-pro中的连接文件中，用户端输入的热力学数据库里面包含反应机理中相关物质的热力学数据，传输数据经过输运处理器可以连接Chemkin-pro连接文件中的相关信息，自动从数据库中获取信息。程序库则将上述信息保存到矩阵中，在计算时将信息传到程序中，通过此信息解控制方程。图2.1Chemkin-pro计算过程图Fig.2.1ThecalculationprocessdiagramofChemkin-pro程序库则将上述信息保存到矩阵中，在计算时将信息传到程序中，通过此信息解控制方程。Chemkin软件经过几代的升级，终于发展到Chemkin-pro这一代，Chemkin-pro比之前任何版本计算速度均有大幅增加，当输入端采用的化学反应动力学机理极其复杂时，更能体现其计算速度的优势。Chemkin-pro目前的操作相比上一代变得更加方便，对于以往比较复杂的化学反应路径分析，Chemkin-pro都能通过清晰的界面协助用户处理。
2计算软件及计算模型介绍11图2.2Chemkin-pro和上一代版本计算时间对比图Fig.2.2Chemkin-proversusthepreviousgeneration图2.3Chemkin-pro新增的路径分析功能介绍图Fig.2.3Chemkin-proaddedpathanalysisfunctiondiagramChemkin-pro相对于上一代版本还新增了模糊处理，可以设置误差范围来提高数值模拟的有效性。2.2.2Chemkin-pro软件计算模型介绍①生成组分变化分析模型生成组分变化模型是用来表征在发动机燃烧过程中，组分的浓度以及组分的变化的速率。生成组分速率常常用ROP（RateofProductionAnalysis）来表示，若物质处于生成的过程则ROP为正，若物质处于消耗的过程则ROP为负。在软件计算时，对于发动机燃烧时的每一个化学反应都可以用以下算式来描述：IP1iiqkikk(2.1)
【参考文献】：
期刊论文
[1]KH-RT模型在横向来流作用下射流雾化过程的应用[J]. 刘日超,乐嘉陵,杨顺华,郑忠华,宋文艳,黄渊. 推进技术. 2017(07)
[2]汽油多组分表征燃料简化动力学模型的系统化构建及验证[J]. 肖干,张煜盛,姜光军. 物理化学学报. 2016(04)
[3]我国产业结构与石油消费增长路径分析[J]. 郑玉华,罗东坤,张亚芳. 软科学. 2013(02)
[4]车用柴油机燃油喷雾的研究发展[J]. 安彦召,黄豪中,裴毅强,梁源飞,赵瑞青,张建业. 小型内燃机与摩托车. 2012(05)
[5]二次喷油优化直喷汽油机冷启动排放特性的研究[J]. 刘德新,刘斌. 西安交通大学学报. 2012(01)
[6]复合燃烧技术在缸内直喷汽油机的应用探讨[J]. 夏天雷. 科技创新导报. 2011(32)
[7]直喷汽油机喷雾撞壁特性试验与模拟[J]. 王艳华,李波,李云清,陈峰. 江苏大学学报(自然科学版). 2011(04)
[8]适用于HCCI发动机的基础燃料化学动力学模型Ⅱ:构造骨架机理[J]. 张庆峰,郑朝蕾,何祖威,王迎. 内燃机学报. 2011(02)
[9]汽油与异辛烷/正庚烷的燃烧特性分析[J]. 姚春德,王阳,宋金瓯,刘士钰,庄远. 内燃机学报. 2009(02)
[10]一个新的适用于HCCI燃烧及排放研究的PRF燃料化学反应简化机理[J]. 黄晨,吕兴才,黄震. 内燃机学报. 2008(02)
博士论文
[1]直喷增压汽油机火焰传播及爆震燃烧过程的多维数值模拟[D]. 王方.清华大学 2015
[2]汽油燃料替代混合物低温燃烧机理数值模拟与试验研究[D]. 王怡峰.天津大学 2014
[3]柴油机高效清洁燃烧方式基础理论研究[D]. 郑朝蕾.天津大学 2008
[4]均质压燃（HCCI）发动机着火与燃烧过程的理论与数值研究[D]. 贾明.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]超临界燃油喷射及燃烧特性的数值模拟研究[D]. 杨占锋.重庆大学 2017
[2]进气道结构对直喷汽油机混合气形成影响的数值模拟研究[D]. 田雪锋.重庆大学 2016
[3]进气道喷射与缸内直喷组合汽油机微粒排放仿真研究[D]. 魏传芳.吉林大学 2015
[4]汽油燃料替代混合物化学动力学模型研究[D]. 梁振龙.重庆大学 2015
[5]低辛烷值汽油替代燃料的均质压燃特性及发动机性能研究[D]. 张凌哲.河北工业大学 2015
[6]汽油替代混合物组分比例确定及化学动力学模型研究[D]. 覃炎忻.重庆大学 2014
[7]柴油机燃烧机理及缸内燃烧过程仿真研究[D]. 周鹏.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3340058
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