柴油/DMF雙燃料簡化化學(xué)動力學(xué)模型的構(gòu)建
發(fā)布時間：2021-10-18 06:55
首先基于2,5-二甲基呋喃（2,5-dimethylfuran,DMF）詳細機理,運用峰值濃度分析法、反應(yīng)路徑分析法、敏感性分析法和反應(yīng)速率分析法進行機理簡化,構(gòu)建了包含95種組分和352個反應(yīng)的DMF簡化動力學(xué)機理,并對激波管滯燃期和重要燃燒產(chǎn)物濃度進行驗證。在此基礎(chǔ)上,采用"解耦"思想耦合了柴油多組分替代物（正庚烷/甲苯/正己烯）簡化機理,最終構(gòu)建了一個包含123種組分和394個反應(yīng)的柴油/DMF雙燃料簡化機理。研究結(jié)果表明:在較寬的當量比（0.52.0）和初始壓力（0.18.0MPa）邊界條件下,雙燃料簡化機理對滯燃期、射流攪拌反應(yīng)器中物種摩爾分數(shù)、層流火焰速度等基礎(chǔ)燃燒數(shù)據(jù)及零維單區(qū)內(nèi)燃機模型組分生成規(guī)律吻合性較好。
【文章來源】：內(nèi)燃機工程. 2016,37(03)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
圖３反應(yīng)速率分析２ＤＭＦ簡化機理的驗證２．１ＤＭＦ簡化機理滯燃期的驗證文獻［１０］在激波管中對ＤＭＦ進行了不同氧濃
２０１６年第３期內(nèi)燃機工程度下滯燃期試驗測量。試驗條件是在大氣壓力狀態(tài)下，將０．７５％摩爾分數(shù)的ＤＭＦ分別與不同濃度的氧氣進行混合，分別測量了當量比為０．５、１．０和２．０時的著火延遲期。在進行本文ＤＭＦ簡化機理與試驗數(shù)據(jù)對照計算中，假設(shè)激波過后，激波管內(nèi)氣體在均質(zhì)、定容和絕熱的環(huán)境下進行反應(yīng)，滯燃期定義為相對于初始溫度當溫度升高４００Ｋ時所用的時間［１５－１６］。計算結(jié)果與試驗值對比如圖４所示，圖中點表示試驗值，線表示簡化機理計算結(jié)果。由圖４可見，簡化機理可以反映不同當量比下滯燃期的整體變化趨勢，在中、低溫度范圍內(nèi)與試驗值吻合得較好，在高溫區(qū)域時計算值略有偏差。在當量比增大至２．０時，簡化機理對滯燃期的預(yù)測誤差增大，但整體趨勢正確。圖４不同氧濃度下簡化機理計算值與試驗值（滯燃期）對比文獻［８］在不同當量比下及相同當量比不同ＤＭＦ摩爾分數(shù)（０．５０％和１．００％）下對激波管中的滯燃期進行了試驗測量，文獻［１０］對此試驗數(shù)據(jù)進行了詳細機理的對照計算。本文中基于ＤＭＦ簡化機理的計算值與試驗值［８］對比如圖５所示。由圖５可見，在較寬的當量比范圍內(nèi)簡化機理與試驗值吻合得較好，在試驗值上下浮動偏差不超過１０％，并且在相同的當量比條件下簡化機理同樣可以描述不同ＤＭＦ摩爾分數(shù)下的滯燃期變化特性。為進一步驗證簡化機理滯燃期準確程度，采用ＣＨＥＭＫＩＮ反應(yīng)包中均相反應(yīng)器對ＤＭＦ簡化機理計算值與ＤＭＦ詳細機理計算值進行對比。計算條件為：當量比為１．０，初始壓力分別為２ＭＰａ與８ＭＰａ。對比結(jié)果
映不同當量比下滯燃期的整體變化趨勢，在中、低溫度范圍內(nèi)與試驗值吻合得較好，在高溫區(qū)域時計算值略有偏差。在當量比增大至２．０時，簡化機理對滯燃期的預(yù)測誤差增大，但整體趨勢正確。圖４不同氧濃度下簡化機理計算值與試驗值（滯燃期）對比文獻［８］在不同當量比下及相同當量比不同ＤＭＦ摩爾分數(shù)（０．５０％和１．００％）下對激波管中的滯燃期進行了試驗測量，文獻［１０］對此試驗數(shù)據(jù)進行了詳細機理的對照計算。本文中基于ＤＭＦ簡化機理的計算值與試驗值［８］對比如圖５所示。由圖５可見，在較寬的當量比范圍內(nèi)簡化機理與試驗值吻合得較好，在試驗值上下浮動偏差不超過１０％，并且在相同的當量比條件下簡化機理同樣可以描述不同ＤＭＦ摩爾分數(shù)下的滯燃期變化特性。為進一步驗證簡化機理滯燃期準確程度，采用ＣＨＥＭＫＩＮ反應(yīng)包中均相反應(yīng)器對ＤＭＦ簡化機理計算值與ＤＭＦ詳細機理計算值進行對比。計算條件為：當量比為１．０，初始壓力分別為２ＭＰａ與８ＭＰａ。對比結(jié)果如圖６所示。由圖６可見，在較寬壓力范圍內(nèi)簡化機理與詳細機理計算結(jié)果吻合同樣較好，反映出ＤＭＦ簡化機理對滯燃期較好的預(yù)測能力。２．２ＤＭＦ簡化機理組分的驗證對于ＤＭＦ簡化機理在燃燒過程中對重要組分的預(yù)測，尤其是對燃料和Ｏ２的消耗及重要產(chǎn)物（如Ｈ２、圖５不同條件下簡化機理計算值與試驗值（滯燃期）對比圖６不同壓力下ＤＭＦ簡化機理與詳細機理滯燃期對比·１２７·
【參考文獻】：
期刊論文
[1]柴油多組分替代混合物化學(xué)動力學(xué)模型[J]. 祁鵬飛,堯命發(fā),劉海峰. 內(nèi)燃機學(xué)報. 2015(01)
[2]柴油、柴油-正丁醇和柴油-DMF燃燒及排放特性試驗研究[J]. 張全長,堯命發(fā),鄭尊清,徐佳. 內(nèi)燃機工程. 2014(04)
[3]DMF/柴油和汽油/柴油混合燃料對柴油機燃燒和排放特性的影響[J]. 陳貴升,李偉東,沈穎剛,鄭尊清,堯命發(fā),張韋. 內(nèi)燃機工程. 2014(03)
博士論文
[1]柴油燃料替代混合物低溫燃燒機理數(shù)值模擬與試驗研究[D]. 雒婧.天津大學(xué) 2012
本文編號：3442438
【文章來源】：內(nèi)燃機工程. 2016,37(03)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
圖３反應(yīng)速率分析２ＤＭＦ簡化機理的驗證２．１ＤＭＦ簡化機理滯燃期的驗證文獻［１０］在激波管中對ＤＭＦ進行了不同氧濃
２０１６年第３期內(nèi)燃機工程度下滯燃期試驗測量。試驗條件是在大氣壓力狀態(tài)下，將０．７５％摩爾分數(shù)的ＤＭＦ分別與不同濃度的氧氣進行混合，分別測量了當量比為０．５、１．０和２．０時的著火延遲期。在進行本文ＤＭＦ簡化機理與試驗數(shù)據(jù)對照計算中，假設(shè)激波過后，激波管內(nèi)氣體在均質(zhì)、定容和絕熱的環(huán)境下進行反應(yīng)，滯燃期定義為相對于初始溫度當溫度升高４００Ｋ時所用的時間［１５－１６］。計算結(jié)果與試驗值對比如圖４所示，圖中點表示試驗值，線表示簡化機理計算結(jié)果。由圖４可見，簡化機理可以反映不同當量比下滯燃期的整體變化趨勢，在中、低溫度范圍內(nèi)與試驗值吻合得較好，在高溫區(qū)域時計算值略有偏差。在當量比增大至２．０時，簡化機理對滯燃期的預(yù)測誤差增大，但整體趨勢正確。圖４不同氧濃度下簡化機理計算值與試驗值（滯燃期）對比文獻［８］在不同當量比下及相同當量比不同ＤＭＦ摩爾分數(shù)（０．５０％和１．００％）下對激波管中的滯燃期進行了試驗測量，文獻［１０］對此試驗數(shù)據(jù)進行了詳細機理的對照計算。本文中基于ＤＭＦ簡化機理的計算值與試驗值［８］對比如圖５所示。由圖５可見，在較寬的當量比范圍內(nèi)簡化機理與試驗值吻合得較好，在試驗值上下浮動偏差不超過１０％，并且在相同的當量比條件下簡化機理同樣可以描述不同ＤＭＦ摩爾分數(shù)下的滯燃期變化特性。為進一步驗證簡化機理滯燃期準確程度，采用ＣＨＥＭＫＩＮ反應(yīng)包中均相反應(yīng)器對ＤＭＦ簡化機理計算值與ＤＭＦ詳細機理計算值進行對比。計算條件為：當量比為１．０，初始壓力分別為２ＭＰａ與８ＭＰａ。對比結(jié)果
映不同當量比下滯燃期的整體變化趨勢，在中、低溫度范圍內(nèi)與試驗值吻合得較好，在高溫區(qū)域時計算值略有偏差。在當量比增大至２．０時，簡化機理對滯燃期的預(yù)測誤差增大，但整體趨勢正確。圖４不同氧濃度下簡化機理計算值與試驗值（滯燃期）對比文獻［８］在不同當量比下及相同當量比不同ＤＭＦ摩爾分數(shù)（０．５０％和１．００％）下對激波管中的滯燃期進行了試驗測量，文獻［１０］對此試驗數(shù)據(jù)進行了詳細機理的對照計算。本文中基于ＤＭＦ簡化機理的計算值與試驗值［８］對比如圖５所示。由圖５可見，在較寬的當量比范圍內(nèi)簡化機理與試驗值吻合得較好，在試驗值上下浮動偏差不超過１０％，并且在相同的當量比條件下簡化機理同樣可以描述不同ＤＭＦ摩爾分數(shù)下的滯燃期變化特性。為進一步驗證簡化機理滯燃期準確程度，采用ＣＨＥＭＫＩＮ反應(yīng)包中均相反應(yīng)器對ＤＭＦ簡化機理計算值與ＤＭＦ詳細機理計算值進行對比。計算條件為：當量比為１．０，初始壓力分別為２ＭＰａ與８ＭＰａ。對比結(jié)果如圖６所示。由圖６可見，在較寬壓力范圍內(nèi)簡化機理與詳細機理計算結(jié)果吻合同樣較好，反映出ＤＭＦ簡化機理對滯燃期較好的預(yù)測能力。２．２ＤＭＦ簡化機理組分的驗證對于ＤＭＦ簡化機理在燃燒過程中對重要組分的預(yù)測，尤其是對燃料和Ｏ２的消耗及重要產(chǎn)物（如Ｈ２、圖５不同條件下簡化機理計算值與試驗值（滯燃期）對比圖６不同壓力下ＤＭＦ簡化機理與詳細機理滯燃期對比·１２７·
【參考文獻】：
期刊論文
[1]柴油多組分替代混合物化學(xué)動力學(xué)模型[J]. 祁鵬飛,堯命發(fā),劉海峰. 內(nèi)燃機學(xué)報. 2015(01)
[2]柴油、柴油-正丁醇和柴油-DMF燃燒及排放特性試驗研究[J]. 張全長,堯命發(fā),鄭尊清,徐佳. 內(nèi)燃機工程. 2014(04)
[3]DMF/柴油和汽油/柴油混合燃料對柴油機燃燒和排放特性的影響[J]. 陳貴升,李偉東,沈穎剛,鄭尊清,堯命發(fā),張韋. 內(nèi)燃機工程. 2014(03)
博士論文
[1]柴油燃料替代混合物低溫燃燒機理數(shù)值模擬與試驗研究[D]. 雒婧.天津大學(xué) 2012
本文編號：3442438
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