基于激波管研究二氧化氮对二甲醚点火特性的影响

发布时间：2023-06-19 19:44

　　燃烧是获取能源的主要方式,化石燃料的燃烧会造成严重的环境污染问题,迫使人们寻求更加环保、更加高效的替代燃料和燃烧技术。二甲醚(DME)作为一种清洁的柴油替代燃料,具有很高的十六烷值(55～60)和“无烟”燃烧特性,而DME在空气中高温燃烧将产生氮氧化物(NOx),这是主要的空气污染物之一。NOx排放可通过尾气再循环方法控制在极低水平,但再循环NOx显著影响燃料的燃烧过程,因此研究DME/NOx反应动力学模型很有必要。本文通过搭建燃烧激波管基础实验平台,研究了 DME/NOx的点火特性,并基于Chemkin III和Senkin软件包完成了相关反应模型的验证和分析。本文的主要工作如下:1.搭建并调试了燃烧激波管实验平台(包含配气系统、电热破膜装置以及压力与光谱测量系统)。激波管高压段3.26 m,低压段4.52 m,内径50 mm,在“缝合接触面”运行方式下试验时间可达到7～8 ms。2.通过压力信号和OH*发射谱检测技术,系统地研究了 DME的点火特性,点火实验的温度范围为1170～1510 K,压力为4～18 atm,当量比为0.1～2.0。升高实验温度和压力都可显著加速DME点火,...

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 柴油替代燃料二甲醚
        1.2.1 二甲醚的物理化学性质
        1.2.2 二甲醚的制备方法
        1.2.3 柴油机中NO_x的形成与控制
    1.3 二甲醚燃烧的研究进展
        1.3.1 二甲醚燃烧实验研究
        1.3.2 二甲醚燃烧反应动力学研究
        1.3.3 NO_x对二甲醚点火特性影响
    1.4 本文主要内容
第2章 激波管设计原理
    2.1 流体可压缩性
    2.2 理想激波管流动理论
        2.2.1 理想激波管假设
        2.2.2 理想激波管参数计算
    2.3 激波管的有效试验时间
        2.3.1 缝合条件
        2.3.2 缝合条件下的实验参数估算
        2.3.3 缝合条件下的有效试验时间
    2.4 小结
第3章 燃烧激波管的设计与开发
    3.1 激波管基本设备组成
        3.1.1 激波管主体
        3.1.2 配气系统
        3.1.3 电热破膜装置
        3.1.4 压力与光谱测量系统
    3.2 激波管的性能测试
        3.2.1 典型的压力时间历史
        3.2.2 入射激波马赫数
        3.2.3 有效试验时间
        3.2.4 缝合接触面调试
    3.3 小结
第4章 二甲醚的点火特性与燃烧机理研究
    4.1 引言
    4.2 模拟软件简介
        4.2.1 Chemkin软件包
        4.2.2 Senkin软件包
    4.3 点火延迟时间的测量
        4.3.1 点火延迟时间的定义
        4.3.2 DME点火的压力与OH*自发光特性
    4.4 化学反应动力学模拟
        4.4.1 点火延迟时间的计算
        4.4.2 敏感性分析
        4.4.3 反应路径分析
    4.5 结果与分析
        4.5.1 压力对点火延迟时间的影响
        4.5.2 当量比对点火延迟时间的影响
    4.6 小结
第5章 二氧化氮对二甲醚点火特性影响
    5.1 引言
    5.2 化学动力学模型
        5.2.1 点火延迟时间的测量
        5.2.2 子机理的选择
        5.2.3 详细反应机理的建立
    5.3 结果与分析
        5.3.1 当量比对点火延迟时间的影响
        5.3.2 NO₂含量对点火延迟时间的影响
        5.3.3 化学动力学分析
    5.4 小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文工作和主要结论
    6.2 本文创新点
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3835008