醇醚燃料发动机燃烧与排放特性的研究

发布时间：2021-10-10 04:21

　　醇醚燃料作为对石油资源的补充，对于我国的能源安全来说具有深远的意义。将醇醚与柴油混合后应用到压燃式发动机可使其排放取得基本无烟、低氮氧化物（NOx）的效果，促进环境状况的改善。本文以4100Q发动机为基础，建立了燃烧室模型，研究甲醇、二甲醚、柴油三种燃料不同掺烧比的内部流场状态和排放情况，确定最佳掺烧比，并在此最佳掺烧比的基础上确定最佳喷油参数。本文主要研究工作如下：（1）利用AVL-FIRE软件建立了4100Q发动机的燃烧室模型并进行了网格的划分，将仿真值与试验值进行了对比，验证了燃烧室模型的合理性。（2）以质量比固定柴油含量70%不变，分别将甲醇以12%、8%、4%和0%的比例添加到柴油当中，其余添加二甲醚。研究了这4种混合燃料在2200r/min高负荷工况下缸内温度、压力、累积放热量、NOx和Soot排放的情况，并与柴油作了比较。结果表明:在高负荷工况下，混合燃料中甲醇含量越多，缸内压力越大，但是缸内压力峰值对应的曲轴转角位置基本不变；随着混合燃料中甲醇含量的升高，放热率曲线峰值减小，最高缸内温度呈下降趋势，NOx排放量降低，Soot排放量上升。（3）以质量比固定甲醇含量12%不... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 能源危机与环境压力
    1.2 醇醚燃料的研究现状
        1.2.1 醇醚燃料的理化特性
        1.2.2 二甲醚的研究现状
        1.2.3 甲醇的研究现状
        1.2.4 甲醇与二甲醚混合燃料的研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 内燃机燃烧模拟计算模型
    2.1 基本控制方程
        2.1.1 质量守恒方程
        2.1.2 动量守恒方程
        2.1.3 能量守恒方程
    2.2 气体湍流模型
        2.2.1 缸内湍流运动过程
        2.2.2 常用湍流流动模型
    2.3 燃油喷雾模型
        2.3.1 液滴蒸发模型
        2.3.2 液滴破碎模型
        2.3.3 喷雾液滴湍流扩散模型
        2.3.4 碰壁模型
    2.4 燃烧模型
    2.5 排放物生成模型
        2.5.1 NOx 排放物生成模型
        2.5.2 碳烟排放物模型
    2.6 本章小结
第三章 燃烧室模型的建立及验证
    3.1 燃烧室模型的建立
        3.1.1 柴油机参数
        3.1.2 几何模型的建立
        3.1.3 划分网格
    3.2 初始条件和边界条件的确定
        3.2.1 曲轴转角
        3.2.2 边界条件的确定
        3.2.3 初始条件的确定
    3.3 喷油提前角和当量循环供油量的确定
        3.3.1 喷油提前角的确定
        3.3.2 当量循环供油量的确定
    3.4 计算模型的验证
    3.5 本章小结
第四章 醇醚燃料的燃烧特性和排放特性
    4.1 甲醇含量对混合燃料燃烧特性和排放特性的影响
        4.1.1 甲醇含量对混合燃料燃烧特性的影响
        4.1.2 甲醇含量对混合燃料排放特性的影响
        4.1.3 浓度场和温度场的对比
        4.1.4 排放物浓度场的对比
    4.2 柴油含量对混合燃料燃烧特性和排放特性的影响
        4.2.1 柴油含量对混合燃料燃烧特性的影响
        4.2.2 柴油含量对混合燃料排放特性的影响
        4.2.3 浓度场和温度场的对比
        4.2.4 排放物浓度场的对比
    4.3 本章小结
第五章 喷油参数对醇醚燃料燃烧和排放性能的影响
    5.1 喷油提前角对醇醚燃料燃烧和排放性能的影响
    5.2 喷油持续期对混合燃料燃烧和排放性能的影响
    5.3 喷油规律对混合燃料燃烧和排放性能的影响
    5.4 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]二甲醚燃烧机理的简化及其均质压燃燃烧验证[J]. 李鹏飞,乔信起,吴作柱.  上海交通大学学报. 2015(01)
[2]二甲醚/液化石油气液滴超临界蒸发特性的数值模拟[J]. 魏明锐,郑丽,刘近平,彭飞.  内燃机学报. 2014(06)
[3]柴油机燃用微乳化甲醇柴油燃烧噪声研究[J]. 宋印东,袁银男,崔勇,王子玉,张登攀,季律人.  内燃机工程. 2014(05)
[4]醇醚双燃料HCCI燃烧机理研究[J]. 陈鹏,孟忠伟,张煜盛,闫妍,吴怡.  车用发动机. 2014(01)
[5]发展现代煤化工有利于降低我国石油对外依存度[J]. 杨春生.  中外能源. 2013(11)
[6]微乳化甲醇柴油的稳定性研究[J]. 宋印东,袁银男,杜家益,崔勇,李鹏,尹学军.  内燃机工程. 2012(05)
[7]甲醇柴油混合燃料的理化特性研究[J]. 韩大明,焦杨.  华北电力大学学报(自然科学版). 2012(03)
[8]柴油机燃用醇醚-柴油混合燃料的燃烧特性与排放的试验研究[J]. 朱建军,王铁,张翠平.  汽车工程. 2011(09)
[9]推迟供油提前角对生物柴油发动机燃烧和排放性能的影响[J]. 何超,赵龙庆,贾德文,谭建伟.  内燃机工程. 2010(02)
[10]甲醇/二甲醚双燃料发动机全负荷范围优化策略的研究[J]. 陈征,尧命发,郑尊清,张全长.  内燃机学报. 2008(06)

博士论文
[1]柴油/甲醇二元燃料燃烧反应动力学研究[D]. 许汉君.天津大学 2012
[2]醇醚双燃料压燃发动机的燃烧机理与排放特性研究[D]. 闫妍.华中科技大学 2011
[3]二甲醚发动机燃烧与排放特性及其性能优化[D]. 张俊军.上海交通大学 2009
[4]内燃机燃烧模拟理论与应用研究[D]. 孙俊.武汉理工大学 2008

硕士论文
[1]二甲醚发动机低压共轨系统性能研究[D]. 吕天浩.武汉科技大学 2014
[2]甲醇替代率对压燃式发动机排放性能影响[D]. 丁新隆.天津大学 2014
[3]二甲醚发动机用直列隔膜式燃料泵的开发研究[D]. 陈引.武汉科技大学 2013
[4]甲醇柴油理化特性的研究[D]. 焦杨.东北林业大学 2012
[5]基于醇醚燃料复合燃烧模式的压燃发动机性能与排放特性研究[D]. 谌祖迪.华中科技大学 2011
[6]不同比例甲醇汽油发动机的燃烧与排放特性试验研究[D]. 王真.清华大学 2010
[7]内燃机缸内气流运动的评价与分析[D]. 郑振鑫.天津大学 2009
[8]压燃式发动机燃用二甲醚的复合燃烧研究[D]. 周瑾.上海交通大学 2008
[9]内燃机工作过程的三维数值模拟[D]. 刘安.大连海事大学 2007
[10]柴油掺烧二甲醚在柴油机上的应用研究[D]. 刘国涛.武汉理工大学 2003



本文编号：3427635