柴油機(jī)燃用小桐子油的燃燒過程試驗(yàn)與模擬研究.pdf

1、生物質(zhì)能作為是一種可再生能源,其高效轉(zhuǎn)換和潔凈利用日益受到全世界的重視。文中從分析內(nèi)燃機(jī)的能源現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)入手,簡(jiǎn)述了生物柴油的利用現(xiàn)狀和前景,小桐子油的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)；進(jìn)行小桐子油理化特性的研究；對(duì)柴油機(jī)燃用柴油和小桐子油進(jìn)行了試驗(yàn)研究；詳細(xì)分析柴油機(jī)燃用小桐子油的燃燒及排放特性；探討并建立柴油機(jī)燃用小桐子油的三維燃燒模型,為小桐子油作為替代燃料在柴油機(jī)上的應(yīng)用提供依據(jù)。
　　 在ZH1115柴油機(jī)上,測(cè)量了燃用0＃柴油(Die

2、sel)、常溫下的小桐子油(B100)和加熱到150℃的小桐子油(B100(150))時(shí),柴油機(jī)在不同工況下的性能和排放。分析了負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、供油提前角等參數(shù)對(duì)柴油機(jī)燃用不同燃料時(shí)燃燒過程的影響。結(jié)果表明:柴油機(jī)燃用B100與B100(150)的最高燃燒壓力和最大壓力升高率均比柴油的低,并且所在相位有所提前,排氣溫度相差不大,煙度相當(dāng)；而燃用B100與B100(150)時(shí)柴油機(jī)的NOx、HC排放較燃用柴油有所減小,只有CO排放略高。供油提

3、前后,燃用B100與B100(150)與燃用柴油時(shí)相比,柴油機(jī)的最高燃燒壓力和最大壓力升高率都略有上升,且相位也略有提前,排氣溫度有所下降,與燃用柴油時(shí)相當(dāng),煙度在負(fù)荷較大時(shí)上升較快,NOx排放增大、HC排放減小、CO排放變化不大。燃用B100與B100(150)時(shí)的燃油消耗率均比燃用柴油時(shí)的要高。
　　 以燃燒化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、湍流模型、噴霧模型、燃燒模型、NOx預(yù)測(cè)模型、初始邊界條件設(shè)定和計(jì)算網(wǎng)格劃分為主要內(nèi)容,建立了柴油機(jī)的三

4、維燃燒模型。湍流運(yùn)動(dòng)采用RNGκ-ε方程模擬,并采用壁面函數(shù)對(duì)壁面湍流進(jìn)行修正。燃燒計(jì)算中,著火模型選用shell模型；利用渦耗散模型來計(jì)算凈反應(yīng)速率；采用單步反應(yīng)來描述小桐子油的燃燒。NOx預(yù)測(cè)模型中,包含了熱力型NOx、瞬發(fā)型NOx和燃料型NOx的形成,并采用Zeldovich NO機(jī)理進(jìn)行計(jì)算。網(wǎng)格模型中,采用六面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并結(jié)合網(wǎng)格剛體運(yùn)動(dòng)和網(wǎng)格層鋪,實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)網(wǎng)格的模擬。
　　 通過模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比表

5、明:建立的三維燃燒模型可以較好地模擬柴油機(jī)分別燃用0＃柴油(Diesel)、常溫下的小桐子油(B100)和加熱到150℃的小桐子油(B100(150))的燃燒過程,預(yù)測(cè)柴油機(jī)的各項(xiàng)性能參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,利用三維燃燒模型,對(duì)比分析了柴油機(jī)燃用不同燃油時(shí)缸內(nèi)燃燒過程中的流場(chǎng)、壓力、溫度、NOx以及Soot濃度分布的差異。結(jié)果表明:柴油機(jī)燃用不同燃油時(shí)的濃度場(chǎng)變化趨勢(shì)大體相同。相比柴油,燃用B100時(shí)柴油機(jī)的燃燒持續(xù)期較長(zhǎng)；燃燒初期,B100