两次喷射下汽油/加氢催化生物柴油喷雾及燃烧特性的可视化研究
发布时间：2021-03-31 11:07
随着能源与环境问题日趋严重,实现柴油机高效清洁燃烧成为当前研究热点。GCI作为一种新型燃烧方式,利用汽油的高辛烷值和高挥发性,能够保证大比例预混合低温燃烧,从而降低氮氧化物和碳烟排放,但也存在着小负荷下易失火、大负荷下工作粗暴等问题,而优化燃料性质和调整喷射策略正是有效的解决途径。基于前期课题组对加氢催化生物柴油的研究,本文提出将汽油和高十六烷值的加氢催化生物柴油混合,提高燃料的着火性能,从而为实现GCI燃烧提供途径。本文按照汽油和生物柴油质量比4:1、3:2掺混制备得到混合油G80H20、G60H40,采用单次喷射和两次喷射方式,在定容燃烧弹中开展了不同比例混合油和纯柴油（D100）的喷雾燃烧可视化试验,分析了预喷脉宽和预、主喷间隔时间对主喷过程的影响。采用纹影法和阴影法进行了非着火条件下（定容弹充氮气）喷雾特性研究,结果表明,两次喷射混合油和纯柴油主喷气相贯穿距离随喷射时间不断增加,主喷油束液相贯穿距增加到最大值并稳定,主喷油束气、液相锥角在喷油一段时间后同样会达到稳定状态。混合油与纯柴油相比,主喷气相贯穿距相近,气相锥角较大,而液相贯穿距和液相锥角都较小,尤其是汽油占比高的混合油...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球一次能源消费增长情况[3]
两次喷射下汽油/加氢催化生物柴油喷雾及燃烧特性的可视化研究2的碳排放量较2017年增长了1.7%，达到331.43亿吨，创下了历史新高，增长率也为2013年以来的最高，比2010年以来的平均增长率高出70％。中国、印度和美国占排放量净增长的85%，预计2019年的排放量还会持续上升。目前，中国作为世界上最大的能源消费国，碳排放总量高居世界第一。研究机构CarbonBrief根据中国发布的最新统计数据推算，2018年中国碳排放总量达100亿吨，比2017年增长2.3%。大量碳排放带来的直接问题是加剧“温室效应”，严重威胁了人类生态环境的安全。图1.21990-2018年全球与能源相关二氧化碳排放量[4]Fig1.2Globalenergy-relatedcarbondioxideemissionsbysource,1990-2018[4]综上所述，面对日益严峻的环境和能源问题，实现能源的高效利用，降低污染物排放已成为当务之急。为此，内燃机如何能更好地提高热效率与降低排放，成为内燃机科研工作者们研究的重点。1.2柴油机新型燃烧模式研究探索内燃机清洁燃烧技术和燃料特性优化技术是缓解能源危机、环境污染等社会问题，保障内燃机行业可持续发展的重要途径。柴油机作为内燃机的一种，由于其良好的动力性和热效率被广泛应用于汽车、船舶、农业等领域[5]。随着能源与环境问题日益突出，提高柴油机燃油经济性、降低排放及研制替代燃料显得尤为重要。传统柴油机采用的油气混合方式为上止点附近高压喷入燃油，燃烧方式属于喷雾混合扩散燃烧，其燃烧概念模型如图1.3所示[6]，油束喷射入燃烧室后，卷
江苏大学硕士学位论文3吸周围空气，发生分裂、雾化、蒸发、混合等过程，在喷注中心生成碳烟，而NO集中在扩散火焰面处。由于传统柴油机油气混合时间较短导致燃烧过程容易出现局部富油区和局部贫油区，进而形成较高的颗粒物排放和氮氧化物排放。图1.3柴油机喷雾扩散燃烧概念模型[6]Fig1.3Conceptualmodelofspraymixing-controlledcombustionindieselengine[6]2001年，Akihama等人[7]运用SENKIN对柴油机燃烧后的污染物排放生成进行了数值模拟研究，得到了颗粒物、NOx与当量比、缸内温度间的关系，并由计算结果得到ΦT图（图1.4），从图中可以看出，NOx主要在高温区（>2200K）生成，碳烟主要在当量比较高（>2）的富油区生成，传统柴油机油气混合和燃烧过程（路径曲线A-B-C-D-E）不可避免经过soot半岛和NOx半岛。图1.4柴油机ΦT路径图Fig1.4DieselengineΦTpathdiagram为了提高柴油机的燃油效率、降低污染物排放，需要突破传统燃烧方式限制，
本文编号：3111331
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球一次能源消费增长情况[3]
两次喷射下汽油/加氢催化生物柴油喷雾及燃烧特性的可视化研究2的碳排放量较2017年增长了1.7%，达到331.43亿吨，创下了历史新高，增长率也为2013年以来的最高，比2010年以来的平均增长率高出70％。中国、印度和美国占排放量净增长的85%，预计2019年的排放量还会持续上升。目前，中国作为世界上最大的能源消费国，碳排放总量高居世界第一。研究机构CarbonBrief根据中国发布的最新统计数据推算，2018年中国碳排放总量达100亿吨，比2017年增长2.3%。大量碳排放带来的直接问题是加剧“温室效应”，严重威胁了人类生态环境的安全。图1.21990-2018年全球与能源相关二氧化碳排放量[4]Fig1.2Globalenergy-relatedcarbondioxideemissionsbysource,1990-2018[4]综上所述，面对日益严峻的环境和能源问题，实现能源的高效利用，降低污染物排放已成为当务之急。为此，内燃机如何能更好地提高热效率与降低排放，成为内燃机科研工作者们研究的重点。1.2柴油机新型燃烧模式研究探索内燃机清洁燃烧技术和燃料特性优化技术是缓解能源危机、环境污染等社会问题，保障内燃机行业可持续发展的重要途径。柴油机作为内燃机的一种，由于其良好的动力性和热效率被广泛应用于汽车、船舶、农业等领域[5]。随着能源与环境问题日益突出，提高柴油机燃油经济性、降低排放及研制替代燃料显得尤为重要。传统柴油机采用的油气混合方式为上止点附近高压喷入燃油，燃烧方式属于喷雾混合扩散燃烧，其燃烧概念模型如图1.3所示[6]，油束喷射入燃烧室后，卷
江苏大学硕士学位论文3吸周围空气，发生分裂、雾化、蒸发、混合等过程，在喷注中心生成碳烟，而NO集中在扩散火焰面处。由于传统柴油机油气混合时间较短导致燃烧过程容易出现局部富油区和局部贫油区，进而形成较高的颗粒物排放和氮氧化物排放。图1.3柴油机喷雾扩散燃烧概念模型[6]Fig1.3Conceptualmodelofspraymixing-controlledcombustionindieselengine[6]2001年，Akihama等人[7]运用SENKIN对柴油机燃烧后的污染物排放生成进行了数值模拟研究，得到了颗粒物、NOx与当量比、缸内温度间的关系，并由计算结果得到ΦT图（图1.4），从图中可以看出，NOx主要在高温区（>2200K）生成，碳烟主要在当量比较高（>2）的富油区生成，传统柴油机油气混合和燃烧过程（路径曲线A-B-C-D-E）不可避免经过soot半岛和NOx半岛。图1.4柴油机ΦT路径图Fig1.4DieselengineΦTpathdiagram为了提高柴油机的燃油效率、降低污染物排放，需要突破传统燃烧方式限制，
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