丁醇—柴油混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)著火燃燒的三維數(shù)值研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，發(fā)展內(nèi)燃機(jī)清潔代用燃料以及開(kāi)發(fā)高效低排放發(fā)動(dòng)機(jī)已成為內(nèi)燃機(jī)研究的熱點(diǎn)之一。國(guó)內(nèi)外對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)中摻燒丁醇的大量試驗(yàn)研究表明，丁醇在發(fā)動(dòng)機(jī)上有較大的應(yīng)用潛力。相對(duì)于試驗(yàn)研究，缸內(nèi)燃燒過(guò)程數(shù)值模擬具有成本低、高效靈活、信息量大以及便于多方案比較等優(yōu)點(diǎn)。本文基于缸內(nèi)燃燒過(guò)程三維模擬的KIVA程序建立了丁醇-柴油缸內(nèi)著火燃燒的三維數(shù)值模型，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)值模擬的方法研究丁醇-柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程。
　　本文首先

2、應(yīng)用KIVA-Ⅱ程序建立了柴油機(jī)數(shù)值模型，采用Shell自燃著火模型以及特征時(shí)間燃燒(CTC)模型計(jì)算缸內(nèi)柴油燃料的著火燃燒，通過(guò)計(jì)算的缸壓與試驗(yàn)值對(duì)比驗(yàn)證了該模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，把丁醇-柴油燃料假定為折合的單一分子燃料，采用物性混合法則計(jì)算丁醇-柴油燃料的物性數(shù)據(jù)?；谶@一假定，研究了Shell/CTC模型對(duì)缸內(nèi)丁醇-柴油著火燃燒的預(yù)測(cè)能力。模擬結(jié)果表明：在不改變Shell/CTC模型中反應(yīng)速率動(dòng)力學(xué)參數(shù)的情況下，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)缸內(nèi)

3、丁醇-柴油著火燃燒的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
　　為實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)丁醇-柴油著火燃燒的準(zhǔn)確模擬，采用KIVA程序耦合化學(xué)動(dòng)力學(xué)的方法求解缸內(nèi)混合燃料的著火燃燒。柴油燃燒反應(yīng)采用了正庚烷氧化簡(jiǎn)化機(jī)理替代。對(duì)于兩種燃料蒸發(fā)過(guò)程的計(jì)算，則采用離散多組分(DMC)蒸發(fā)模型，因此，可以實(shí)現(xiàn)丁醇、柴油燃料獨(dú)立蒸發(fā)、燃燒反應(yīng)的模擬。為了減少計(jì)算時(shí)間，基于正丁醇氧化詳細(xì)機(jī)理，利用Chemkin中的Senkin應(yīng)用程序分析了正丁醇在零維定容絕熱閉口系統(tǒng)中氧化的主要反應(yīng)

4、路徑，在此基礎(chǔ)上建立了一個(gè)包含94種組分，214個(gè)基元反應(yīng)的正丁醇氧化簡(jiǎn)化機(jī)理。利用建立的正丁醇簡(jiǎn)化機(jī)理計(jì)算重要組分濃度變化歷程，以及初始?jí)毫?0bar，初始溫度為750-1300K，當(dāng)量比為0.5.3.0范圍內(nèi)的著火延遲時(shí)間。結(jié)果表明，所建立的正丁醇簡(jiǎn)化機(jī)理與詳細(xì)機(jī)理的計(jì)算結(jié)果相當(dāng)一致，具備較好的預(yù)測(cè)能力，同時(shí)大幅度降低計(jì)算時(shí)間，具有工程計(jì)算的可行性。
　　最后，建立了正丁醇與正庚烷的簡(jiǎn)化反應(yīng)機(jī)理，并應(yīng)用到KIVA程序中模擬缸