柴油-正戊醇混合燃料燃烧与排放特性的数值模拟研究

发布时间：2023-04-09 23:00

　　航运业的发展在带来巨大经济效益的同时,也对大气环境造成了一定程度的污染。近年来,随着船舶废气排放法规的日益严格,将含氧燃料与柴油进行掺混成为有效解决船用柴油机排放问题的重要途径之一,其引入对柴油发动机燃烧和排放性能的影响机理也成为了研究热点。而正戊醇燃料由于其高能量密度、高十六烷值以及高含碳量,且能够与柴油进行良好互溶等诸多优点,在替代燃料的研究领域引起了广泛的关注。本文将正戊醇掺混到重质柴油中,探究其引入对改善船用柴油机的燃烧质量以及降低排放物生成的可能。本研究对提高燃油燃烧效率和经济性有一定潜在意义。运用AVL FIRE软件对6210ZLC-1型船用中速柴油机的燃烧室进行了建模和网格划分,确定了燃烧参数,并对燃烧模型的合理性进行了验证。选定了重质柴油(DP0燃料)、重质柴油中掺混10%体积分数正戊醇的(D90P10燃料)、重质柴油中掺混20%体积分数正戊醇的(D80P20燃料)、重质柴油中掺混30%体积分数正戊醇的(D70P30燃料)四种燃料方案。对不同正戊醇掺混比例的混合燃料的燃烧特性以及排放特性进行研究;选用DP0和D80P20两种燃料研究了不同进气压力、不同喷油提前角以及不同...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 船用柴油机替代燃料的发展概述
    1.3 柴油机燃用正戊醇燃料的研究现状
    1.4 柴油机燃用正戊醇燃料的国内外研究现状
    1.5 内燃机数值模拟的发展概述
        1.5.1 内燃机燃烧数值模拟模型的发展
        1.5.2 内燃机三维数值模拟软件发展概述
        1.5.3 AVL FIRE软件简述
    1.6 本文研究的主要内容
第二章 柴油机缸内燃烧三维数值模拟理论基础
    2.1 缸内燃烧问题的基本控制方程
    2.2 湍流模型
    2.3 喷雾模型
        2.3.1 湍流扩散子模型
        2.3.2 液滴破碎子模型
        2.3.3 碰壁子模型
        2.3.4 蒸发子模型
    2.4 燃烧模型
    2.5 排放模型
        2.5.1 NO排放模型
        2.5.2 Soot排放模型
    2.6 本章小结
第三章 船用柴油机缸内燃烧仿真模型的建立与验证
    3.1 船用柴油机燃烧室计算模型的建立
        3.1.1 燃烧室几何模型的建立
        3.1.2 燃烧室计算网格的划分
    3.2 数值模拟控制参数的设置
        3.2.1 计算模型的选择
        3.2.2 数值模拟计算域的确定
        3.2.3 计算步长的设定
        3.2.4 初始条件的设定
        3.2.5 边界条件的设定
        3.2.6 欠松弛因子的设定
    3.3 数值计算方法
    3.4 燃烧模型的验证
    3.5 本章小结
第四章 柴油机燃用正戊醇-柴油混合燃料仿真结果分析
    4.1 柴油机燃用正戊醇-柴油混合对燃烧特性的影响
        4.1.1 柴油机缸内压力变化分析
        4.1.2 柴油发动机缸内温度变化分析
        4.1.3 柴油发动机缸内放热变化分析
    4.2 柴油发动机燃用正戊醇-柴油混合燃料对排放特性的影响
        4.2.1 柴油发动机缸内NO的生成分析
        4.2.2 柴油发动机缸内Soot的生成分析
    4.3 本章小结
第五章 参数条件对柴油及混合燃料燃烧与排放特性的影响
    5.1 不同进气压力对柴油发动机燃烧及排放特性的影响
        5.1.1 不同进气压力对柴油发动机燃烧特性的影响
        5.1.2 不同进气压力对柴油发动机排放特性的影响
    5.2 不同喷油提前角对柴油发动机燃烧及排放特性的影响
        5.2.1 不同喷油提前角对柴油发动机燃烧特性的影响
        5.2.2 不同喷油提前角对柴油发动机排放性能的影响
    5.3 不同EGR率对柴油发动机燃烧及排放性能的影响
        5.3.1 不同EGR率对柴油发动机燃烧特性的影响
        5.3.2 不同EGR率对柴油发动机排放特性的影响
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
在学期间发表的论文和取得的学术成果



本文编号：3787885