發(fā)布時(shí)間：2020-11-11 21:46

　　 煤基F-T柴油具有十六烷值高、燃燒效率高、排放污染物少的優(yōu)點(diǎn),可以以任意比例與石化柴油混合,被認(rèn)為是清潔高效的柴油機(jī)代用燃料。為了對(duì)柴油機(jī)燃用F-T柴油的燃燒過程進(jìn)行多維計(jì)算流體力學(xué)模擬研究,本文構(gòu)建了F-T柴油表征燃料化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型,并利用構(gòu)建的模型對(duì)F-T柴油在不同噴油參數(shù)下的工作過程進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。本文研究成果對(duì)于深入了解F-T柴油在缸內(nèi)的燃燒機(jī)理,及F-T柴油的高效清潔利用有重要意義。通過分析試驗(yàn)用F-T柴油的組分構(gòu)成,本文選用正十四烷和異辛烷構(gòu)成F-T柴油表征燃料。在構(gòu)建F-T柴油表征燃料化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型中,首先對(duì)詳細(xì)的烷烴機(jī)理進(jìn)行了分析簡(jiǎn)化,構(gòu)建出烷烴大分子組分主要反應(yīng)路徑,利用解耦法耦合C2-C3子機(jī)理、詳細(xì)的H2/CO/C1子機(jī)理構(gòu)建了正十四烷骨架機(jī)理,并利用多種基礎(chǔ)反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)理進(jìn)行了驗(yàn)證優(yōu)化,結(jié)果表明,該機(jī)理能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)正十四烷在激波管中的滯燃期、射流攪拌器中的主要組分消耗及層流火焰?zhèn)鞑ニ俣�。最后耦合一個(gè)異辛烷大分子組分氧化子機(jī)理構(gòu)成F-T柴油表征燃料骨架機(jī)理。其中正十四烷骨架機(jī)理包含54個(gè)組分175個(gè)反應(yīng),表征燃料骨架機(jī)理包含61個(gè)組分187個(gè)反應(yīng)。經(jīng)驗(yàn)證,該機(jī)理能較好預(yù)測(cè)F-T柴油燃燒特性�；趯�(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架,利用構(gòu)建的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型,本文構(gòu)建了發(fā)動(dòng)機(jī)多維燃燒模型,并對(duì)不同噴油參數(shù)條件下F-T柴油的燃燒過程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。結(jié)果表明增大噴油提前角可以提高缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力,提高動(dòng)力性,并且會(huì)一定程度降低Soot的生成量,但同時(shí)會(huì)明顯增加NOx排放;較短的噴油持續(xù)期可以獲得更高的缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力,提高動(dòng)力性,并且會(huì)使得Soot生成量明顯降低,但同時(shí)會(huì)使得NOx排放顯著增加。在仿真計(jì)算的工況下,噴油提前角可以選擇在-13°CA左右,噴油持續(xù)期選擇在9°CA-10°CA左右,以獲得較好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE626.24
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 F-T柴油研究現(xiàn)狀
        1.2.1 F-T柴油的技術(shù)原理
        1.2.2 F-T柴油特性
        1.2.3 國(guó)內(nèi)外F-T柴油研究現(xiàn)狀
    1.3 表征燃料及化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究
        1.3.1 燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理
        1.3.2 表征燃料研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究主要內(nèi)容
    1.5 課題來源
第二章 耦合化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型的內(nèi)燃機(jī)多維燃燒模型
    2.1 內(nèi)燃機(jī)燃燒模型
        2.1.1 放熱率計(jì)算
        2.1.2 零維燃燒模型
        2.1.3 準(zhǔn)維燃燒模型
        2.1.4 多維燃燒模型
    2.2 多維燃燒模型基本控制方程
    2.3 計(jì)算子模型
        2.3.1 湍流流動(dòng)模型
        2.3.2 燃油噴霧模型
        2.3.3 燃燒模型
    2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)多維燃燒模型與化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型耦合
    2.5 本章小結(jié)
第三章 骨架機(jī)理模型構(gòu)建方法的研究
    3.1 基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)速率表達(dá)式
    3.2 基礎(chǔ)研究工具
        3.2.1 激波管
        3.2.2 射流攪拌反應(yīng)器（JSR）
        3.2.3 層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?br>        3.2.4 均質(zhì)壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)模型
    3.3 機(jī)理簡(jiǎn)化方法
        3.3.1 主要反應(yīng)路徑分析和生成速率分析
        3.3.2 敏感性分析（SensitivityAnalysis）
        3.3.3 直接關(guān)系圖法（DRGEP）
    3.4 解耦法
    3.5 本章小結(jié)
第四章 F-T柴油表征燃料骨架機(jī)理構(gòu)建及驗(yàn)證
    4.1 F-T柴油表征燃料構(gòu)建
    4.2 重烷烴（正十四烷）骨架機(jī)理構(gòu)建
    4.3 重烷烴（正十四烷）骨架機(jī)理驗(yàn)證
        4.3.1 激波管
        4.3.2 射流攪拌器
        4.3.3 層流火焰速度
        4.3.4 均質(zhì)壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)
    4.4 表征燃料骨架機(jī)理實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證
        4.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)
        4.4.2 實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 柴油機(jī)燃用F-T柴油工作過程數(shù)值計(jì)算
    5.1 計(jì)算模型
        5.1.1 三維模型的建立
        5.1.2 邊界條件
        5.1.3 計(jì)算模型
    5.2 噴油時(shí)刻對(duì)F-T柴油的影響
        5.2.1 缸內(nèi)壓力和缸內(nèi)平均溫度
        5.2.2 缸內(nèi)溫度場(chǎng)分布
        5.2.3 NOx和Soot分布
    5.3 噴油持續(xù)期對(duì)F-T柴油的影響
        5.3.1 缸內(nèi)壓力和缸內(nèi)平均溫度
        5.3.2 缸內(nèi)溫度場(chǎng)分布
        5.3.3 NOx和Soot分布
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果

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