丁醇—柴油混合燃料發(fā)動機(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)境問題的日益突出，發(fā)展內(nèi)燃機(jī)清潔代用燃料以及開發(fā)高效低排放發(fā)動機(jī)已成為內(nèi)燃機(jī)研究的熱點之一。國內(nèi)外對發(fā)動機(jī)中摻燒丁醇的大量試驗研究表明，丁醇在發(fā)動機(jī)上有較大的應(yīng)用潛力。相對于試驗研究，缸內(nèi)燃燒過程數(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。本文基于缸內(nèi)燃燒過程三維模擬的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，以實現(xiàn)應(yīng)用數(shù)值模擬的方法研究丁醇-柴油發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒過程。
　　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間燃燒(CTC)模型計算缸內(nèi)柴油燃料的著火燃燒，通過計算的缸壓與試驗值對比驗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模型對缸內(nèi)丁醇-柴油著火燃燒的預(yù)測能力。模擬結(jié)果表明：在不改變Shell/CTC模型中反應(yīng)速率動力學(xué)參數(shù)的情況下，難以實現(xiàn)對缸內(nèi)

3、丁醇-柴油著火燃燒的準(zhǔn)確預(yù)測。
　　為實現(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化機(jī)理替代。對于兩種燃料蒸發(fā)過程的計算，則采用離散多組分(DMC)蒸發(fā)模型，因此，可以實現(xiàn)丁醇、柴油燃料獨立蒸發(fā)、燃燒反應(yīng)的模擬。為了減少計算時間，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)上建立了一個包含94種組分，214個基元反應(yīng)的正丁醇氧化簡化機(jī)理。利用建立的正丁醇簡化機(jī)理計算重要組分濃度變化歷程，以及初始壓力為70bar，初始溫度為750-1300K，當(dāng)量比為0.5.3.0范圍內(nèi)的著火延遲時間。結(jié)果表明，所建立的正丁醇簡化機(jī)理與詳細(xì)機(jī)理的計算結(jié)果相當(dāng)一致，具備較好的預(yù)測能力，同時大幅度降低計算時間，具有工程計算的可行性。
　　最后，建立了正丁醇與正庚烷的簡化反應(yīng)機(jī)理，并應(yīng)用到KIVA程序中模擬缸