【摘要】：隨著化石能源的逐漸枯竭和日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題,尋找能夠替代化石燃料的清潔、可再生能源已經(jīng)成為世界能源領(lǐng)域面臨的首要問題。生物柴油作為石油的替代燃料之一,憑借其環(huán)保性、可再生性等優(yōu)點(diǎn),受到專家學(xué)者們的廣泛關(guān)注和研究。生物柴油的噴霧特性對燃燒和排放特性有很大的影響,研究生物柴油的噴霧特性對其作為替代燃油在內(nèi)燃機(jī)上廣泛應(yīng)用具有重要的意義。采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)相結(jié)合,研究了不同噴射壓力(70 MPa、80 MPa、90 MPa、100MPa)和環(huán)境背壓(0.5 MPa、1.0 MPa、2.0 MPa)條件下多種生物柴油的噴霧特性。試驗(yàn)所用的燃料分別是地溝油生物柴油(BDFw)、麻瘋樹生物柴油(BDFc)、棕櫚樹生物柴油(BDFp)和常規(guī)柴油(Diesel)。利用定容彈系統(tǒng)和高速攝像機(jī)研究了四種燃料的噴霧貫穿距離、噴霧面積、噴霧錐角和噴霧形態(tài)等宏觀噴霧特性。利用AVL-FIRE軟件建立了與實(shí)驗(yàn)相同環(huán)境下的噴霧模型,在油束外輪廓基本一致和貫穿距離誤差基本小于5%的前提下,使用上述模型,模擬研究了四種燃料的索特平均直徑(SMD)、噴霧的濃度分布和速度場等微觀噴霧特性。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:(1)在相同條件下,生物柴油的噴霧貫穿距離和噴霧頂端速度峰值比柴油的大,而噴霧錐角和噴霧面積比柴油的小;(2)燃料的噴霧貫穿距離、噴霧頂端速度和噴霧面積隨噴射壓力的增加而逐漸增大,隨環(huán)境背壓的增加而逐漸減小;(3)噴霧錐角隨噴射壓力的增加而小幅度增大,隨環(huán)境背壓的增加而顯著增大。數(shù)值模擬結(jié)果表明:(1)生物柴油的SMD比柴油的大,SMD隨噴射壓力的增加而顯著減小,隨環(huán)境背壓的增加而小幅度增大;(2)噴霧的質(zhì)量主要集中于中心軸線區(qū)域,在軸線附近有明顯的質(zhì)量堆積現(xiàn)象;(3)噴霧中心區(qū)域的濃度和速度隨噴射壓力的增加而增大,隨環(huán)境背壓的增加而減小;(4)隨著噴射壓力和環(huán)境背壓的增加,噴霧邊緣與氣體間的卷吸作用增強(qiáng),霧化質(zhì)量提高。本文所做的研究工作為深入了解生物柴油的噴霧特性及霧化研究提供了詳實(shí)的理論依據(jù),為生物柴油的推廣和普及提供了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

(a)2016 年全球一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu) (b)2016 年中國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)圖 1.1 2016 年全球和中國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)由圖 1.1 中可以看出，全球一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油所占的比重最大，達(dá)到了之一，煤炭和天然氣以第二和第三分列其后。而我國的能源消費(fèi)中，煤炭以 62.0壓倒性優(yōu)勢占據(jù)第一位，是各行業(yè)消費(fèi)最多的化石燃料。交通運(yùn)輸系統(tǒng)是任何國家

(a)2015 年中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu) (b)2030 年中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)圖 1.2 中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平顯著改善，小型載客汽車和的保有量迅速增加。圖 1.3 中列出了 2014 年至 2018 年間，我國汽車保有量的情況圖 1.3 中可以看出，，近年來，我國汽車保有量每年大約以兩千萬輛的速度增長。交
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK6

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本文編號：2630539