柴油替代燃料燃烧反应机理及污染物生成数值模拟

发布时间：2022-11-08 21:24

　　内燃动车作为“一带一路”建设的重要轨道交通设备,其动力源依然是柴油机。为了满足日益严苛的柴油机排放法规要求,对其燃烧过程中污染物生成特性的研究具有重要的理论和现实意义。本文采用化学反应动力学机理耦合计算流体力学（CFD）的数值计算方法,对直喷式柴油发动机燃烧污染物碳烟颗粒、NOx和未燃碳氢的生成机理进行了详细、深入研究。首先,考虑实际柴油组分和理化特性参数的相似性,建立了70%正十二烷、8%环己烷和22%甲基萘（体积比）三组分柴油替代组分燃料模型。与现有模型相比,本文替代燃料模型囊括了实际柴油中链烷烃、环烷烃和芳香烃三种不同烃类代表性组分,并充分考虑碳烟阈值系数的相似,因此本文模型的理化特性参数上与国内市售0#柴油的相似度更高。其次,依据三组分柴油替代燃料模型,发展了柴油替代燃料燃烧化学反应机理,包含NOx和碳烟前驱物PAHs生成机理。并采用反应流分析方法,获得包括98组分和354基元反应的简化机理。通过CHEMKIN验证该机理在预测代表性组分及实际柴油的着火特性和组分特性方面的准确性。而且本文机理适用于柴油机燃烧室的三维CFD数值模拟,并能准确预测缸压曲线。然后,建立柴油机燃烧室三维... 

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

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摘要
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第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 柴油替代燃料模型及反应机理发展
        1.2.2 污染物生成数值模拟
    1.3 本文研究意义及内容
第2章 柴油替代燃料模型及化学反应机理构建
    2.1 柴油替代燃料模型建立
        2.1.1 替代组分的选择
        2.1.2 替代组分的确定
    2.2 替代模型燃烧机理建立
    2.3 反应机理的简化
        2.3.1 正十二烷/环己烷/甲基萘机理简化
        2.3.2 PAHs机理简化
        2.3.3 NOx机理简化
    2.4 反应机理的验证
        2.4.1 正十二烷验证
        2.4.2 环己烷验证
        2.4.3 甲基萘验证
        2.4.4 替代燃料模型
    2.5 本章小结
第3章 数值计算模型建立及验证
    3.1 物理模型建立及有限元网格划分
    3.2 数值计算模型建立
        3.2.1 基本控制方程
        3.2.2 湍流模型
        3.2.3 喷射雾化破碎模型
        3.2.4 碳烟污染物模型
    3.3 FLUENT与 CHEMKIN耦合
    3.4 数值模型参数设置及验证
    3.5 本章小结
第4章 喷油提前角对污染物生成特性影响
    4.1 污染物生成特性分析
        4.1.1 碳烟生成特性分析
        4.1.2 HC生成特性分析
        4.1.3 NOx生成特性分析
    4.2 温度场及污染物空间分布特性
    4.3 本章小结
第5章 喷油规律对污染物生成特性影响
    5.1 污染物生成特性分析
        5.1.1 碳烟生成特性分析
        5.1.2 HC生成特性分析
        5.1.3 NOx生成特性分析
    5.2 温度场及污染物空间分布特性
    5.3 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3704585