生物柴油/正丁醇混合燃料燃烧与排放特性的试验与数值仿真
发布时间：2023-08-26 05:11
能源短缺和环境污染是当前人类面临的两大威胁,成为当下迫在眉睫需要解决的问题。其中柴油机是石油能源的消费大户,同时柴油机的尾气排放问题也很严重。生物柴油和正丁醇混合燃料由于其优良的特性,近些年受到研究人员的广泛关注。本文按照体积比制备了两种不同掺混比的生物柴油/正丁醇混合燃料,并测定了混合燃料的理化特性。然后在一台高压共轨六缸直喷柴油机上进行负荷特性试验,研究了生物柴油正丁醇混合燃料的燃烧特性、经济性、排放特性以及超细颗粒物排放;在根据试验条件建立模型的基础上,利用AVL FIRE软件进行燃烧室内的网格划分,并进行了BD0、BD100、BD90N10、BD80N20四种燃料的燃烧过程模拟,研究四种燃料在缸内随曲轴转角的燃油质量分布、温度分布、氧浓度分布、NO分布和Soot分布。结果表明:(1)与生物柴油相比,随着正丁醇掺混比的提高,混合燃料的密度、粘度、低热值、凝点、冷滤点降低,氧含量升高;(2)小负荷时,燃油喷射分为预喷和主喷两个阶段,大负荷时为单次喷射,BD0的滞燃期最长,BD100的滞燃期最短,加入正丁醇后,混合燃料的滞燃期逐渐延长;随着正丁醇掺混比的增大,混合燃料的燃烧速度加快,...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 FIRE软件仿真研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 生物柴油/正丁醇混合燃料的理化特性研究
2.1 试验用油的配制及试验设备
2.1.1 试验用油的配制
2.1.2 试验设备介绍
2.2 理化特性的测定
2.2.1 密度
2.2.2 运动粘度
2.2.3 低热值
2.2.4 凝点与冷滤点
2.3 理化试验结果
第三章 台架试验设备与数据处理
3.1 试验设备及试验方法
3.1.1 试验发动机
3.1.2 测试设备
3.1.3 试验方法
3.2 数据处理
3.2.1 缸压
3.2.2 燃烧放热率
3.2.3 温度
3.2.4 压力升高率
3.2.5 比油耗
3.2.6 有效热效率
3.2.7 NOX、HC、CO
3.2.8 烟度
3.2.9 超细颗粒物
第四章 生物柴油/正丁醇混合燃料的燃烧特性分析
4.1 发动机喷油正时规律及燃烧阶段
4.1.1 喷油正时
4.1.2 燃烧阶段
4.2 混合燃料的燃烧特性分析
4.2.1 缸压与瞬时放热率
4.2.2 压力升高率
4.2.3 缸内平均温度
4.3 本章小结
第五章 生物柴油/正丁醇混合燃料经济性与排放性能分析
5.1 经济性分析
5.1.1 有效燃油消耗率
5.1.2 有效热效率
5.2 排放特性分析
5.2.1 NOX排放
5.2.2 CO排放
5.2.3 HC排放
5.2.4 碳烟排放
5.3 本章小结
第六章 生物柴油/正丁醇混合燃料超细颗粒物排放分析
6.1 超细颗粒物粒径分布
6.2 超细颗粒物数量浓度
6.2.1 数量浓度负荷特性
6.2.2 核态颗粒物数量浓度占比
6.3 几何平均直径
6.4 本章小结
第七章 燃烧与排放仿真模型建立与模型验证
7.1 FIRE软件概述
7.2 几何模型建立
7.3 网格划分
7.4 初始条件与边界条件的设定
7.4.1 初始条件的设定
7.4.2 边界条件的设定
7.5 仿真模型
7.5.1 湍流模型
7.5.2 燃烧模型
7.5.3 排放模型
7.5.4 喷雾模型
7.6 模型验证
7.7 本章小结
第八章 生物柴油/正丁醇混合燃料燃烧与排放仿真结果分析
8.1 燃料质量分数的分布发展规律
8.2 温度场分布
8.3 氧浓度分布
8.4 NO质量分数
8.5 Soot质量分数
8.6 本章小结
结论与展望
全文工作总结
本文工作展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：3844019
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
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摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 FIRE软件仿真研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 生物柴油/正丁醇混合燃料的理化特性研究
2.1 试验用油的配制及试验设备
2.1.1 试验用油的配制
2.1.2 试验设备介绍
2.2 理化特性的测定
2.2.1 密度
2.2.2 运动粘度
2.2.3 低热值
2.2.4 凝点与冷滤点
2.3 理化试验结果
第三章 台架试验设备与数据处理
3.1 试验设备及试验方法
3.1.1 试验发动机
3.1.2 测试设备
3.1.3 试验方法
3.2 数据处理
3.2.1 缸压
3.2.2 燃烧放热率
3.2.3 温度
3.2.4 压力升高率
3.2.5 比油耗
3.2.6 有效热效率
3.2.7 NOX、HC、CO
3.2.8 烟度
3.2.9 超细颗粒物
第四章 生物柴油/正丁醇混合燃料的燃烧特性分析
4.1 发动机喷油正时规律及燃烧阶段
4.1.1 喷油正时
4.1.2 燃烧阶段
4.2 混合燃料的燃烧特性分析
4.2.1 缸压与瞬时放热率
4.2.2 压力升高率
4.2.3 缸内平均温度
4.3 本章小结
第五章 生物柴油/正丁醇混合燃料经济性与排放性能分析
5.1 经济性分析
5.1.1 有效燃油消耗率
5.1.2 有效热效率
5.2 排放特性分析
5.2.1 NOX排放
5.2.2 CO排放
5.2.3 HC排放
5.2.4 碳烟排放
5.3 本章小结
第六章 生物柴油/正丁醇混合燃料超细颗粒物排放分析
6.1 超细颗粒物粒径分布
6.2 超细颗粒物数量浓度
6.2.1 数量浓度负荷特性
6.2.2 核态颗粒物数量浓度占比
6.3 几何平均直径
6.4 本章小结
第七章 燃烧与排放仿真模型建立与模型验证
7.1 FIRE软件概述
7.2 几何模型建立
7.3 网格划分
7.4 初始条件与边界条件的设定
7.4.1 初始条件的设定
7.4.2 边界条件的设定
7.5 仿真模型
7.5.1 湍流模型
7.5.2 燃烧模型
7.5.3 排放模型
7.5.4 喷雾模型
7.6 模型验证
7.7 本章小结
第八章 生物柴油/正丁醇混合燃料燃烧与排放仿真结果分析
8.1 燃料质量分数的分布发展规律
8.2 温度场分布
8.3 氧浓度分布
8.4 NO质量分数
8.5 Soot质量分数
8.6 本章小结
结论与展望
全文工作总结
本文工作展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：3844019
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3844019.html
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