煤基柴油模型燃料机理简化研究

发布时间：2023-05-13 18:56

　　“富煤、少油、有气”是我国当前总的能源储量结构特点。煤基替代燃料的使用能够有效的缓解我国的能源短缺及不平衡问题,有利于国家转变能源发展方向和提高能源效率,对于缓解我国石油资源紧缺、保障国家能源安全和实现经济健康可持续发展具有重要意义。通过煤间接液化技术合成的F-T柴油是一种重要的煤基替代燃料,具有高十六烷值、燃烧效率高和排放清洁等特点。煤基柴油的实验特性和生产方法已有广泛研究,但是目前关于其化学反应动力模型的研究尚少。主要原因是煤基柴油的组分构成非常复杂,且包含众多结构复杂的重烃,故其化学反应机理非常庞大,使用其详细机理在流动-燃烧耦合数值模拟时,会产生极大的刚性问题并往往需要巨大的计算消耗。故对煤基柴油构造结构紧凑、性能可靠的简化机理对其在发动机的多维计算流体力学模拟至关重要。本文通过考察C/H质量比、十六烷值、低热值等物化参数,选取正十二烷与异构十六烷作为煤基柴油的表征燃料组分,并分别对两种组分构建简化机理。在简化过程中,选取激波管、射流搅拌反应模型和一维层流预混火焰作为研究燃烧机理的反应模型,其中重点关注机理在激波管模型中的计算,并确定燃料的滞燃期、重要中间物种的反应过程浓度变化...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 环境污染的排放问题
        1.1.2 中国能源问题
        1.1.3 研究意义
    1.2 煤基柴油研究现状
        1.2.1 煤直接液化柴油
        1.2.2 煤间接液化柴油
    1.3 燃料燃烧机理研究现状
        1.3.1 详细反应机理研究
        1.3.2 反应机理简化方法
        1.3.3 反应机理优化方法
    1.4 本文研究内容
第二章 煤基柴油模型燃料选择及其反应机理简化方法
    2.1 概述
    2.2 模型燃料
        2.2.1 模型燃料构建及验证方法
        2.2.2 本文煤基柴油模型燃料的构建策略
    2.3 反应机理简化方法及优化方法
        2.3.1 机理简化平台Chemkin及其计算模型
        2.3.2 机理简化方法及软件实现
        2.3.3 优化算法
    2.4 本章小结
第三章 煤基柴油模型燃料组分异十六烷的机理简化
    3.1 概述
    3.2 异十六烷简化机理的构建
        3.2.1 计算条件
        3.2.2 简化操作与流程
        3.2.3 反应参数的优化
    3.3 异十六烷简化机理的验证
        3.3.1 ST滞燃期对比验证
        3.3.2 JSR物种浓度对比验证
        3.3.3 PREMIX层流火焰速度验证
    3.4 本章小结
第四章 煤基柴油模型燃料组分正十二烷的机理简化
    4.1 概述
    4.2 正十二烷简化机理的构建
        4.2.1 计算条件
        4.2.2 简化操作与流程
    4.3 正十二烷简化机理的验证
        4.3.1 ST滞燃期对比验证
        4.3.2 JSR物种浓度对比验证
        4.3.3 PREMIX层流火焰速度验证
        4.3.4 CFD喷雾燃烧的点火时间验证
    4.4 本章小结
第五章 煤基柴油模型燃料机理的构建与验证
    5.1 煤基柴油模型燃料机理构建
    5.2 模型燃料机理关于单组分的计算验证
        5.2.1 异十六烷组分在模型燃料中的机理验证
        5.2.2 正十二烷组分在模型燃料中的机理验证
    5.3 煤基柴油模型燃料的三维定容燃烧验证
    5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 本文主要创新点
    6.3 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文



本文编号：3816316