氫氣-柴油發(fā)動機燃油霧化、燃燒以及排放的研究.pdf

1、當今社會，機動車引起的能源和環(huán)境問題日益突出，石油資源日益減少，傳統(tǒng)的汽油機和柴油機都很難同時降低氮氧化物和碳煙的排放。為了改善能源結構，降低發(fā)動機的排放，國內(nèi)外的許多研究機構都致力于改善燃燒方式及雙燃料的研究。其中，氫氣是一種比較理想的清潔能源，研究把氫氣作為柴油機的燃料具有重大意義。 本文采用數(shù)值模擬計算的研究方法，對氫氣/柴油發(fā)動機燃油霧化、燃燒和排放特性進行了研究，并通過模擬分析結果解釋了實驗中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象。論文首先針

2、對氫氣/柴油發(fā)動機的特點，應用KIVA-3V程序選取和建立了氫氣/柴油發(fā)動機燃油霧化、燃燒及排放模擬模型；在此基礎上研究了在循環(huán)噴油量固定時，不同氫氣體積分數(shù)下的柴油霧化效果，包括霧化過程中缸內(nèi)狀態(tài)、柴油液滴數(shù)目和粒子運動軌跡、柴油蒸氣質(zhì)量及其分布等；應用等熱值氫氣替代柴油的方法，通過缸內(nèi)溫度、氧氣濃度、氫氣濃度的分析，對缸內(nèi)柴油和氫氣的著火和燃燒以及柴油機加入氫氣后的排放變化進行了研究；將部分模擬結果與國內(nèi)外相關文獻中一些相關的實驗結

3、果進行了對比，并解釋了一些實驗現(xiàn)象。 通過模擬研究發(fā)現(xiàn)：當循環(huán)噴油量不變時，在柴油霧化過程中，隨著氫氣體積分數(shù)的增大，缸內(nèi)溫度分布趨于均勻，溫度梯度減小，平均壓強增大，平均密度降低，平均湍動能增大，缸內(nèi)柴油液滴數(shù)目在整個霧化過程中減少，液滴運動距離增加，總的柴油蒸氣質(zhì)量增加、分布范圍擴大、濃度梯度減小。著火燃燒后，缸內(nèi)總體的氫氣體積分數(shù)是否達到其燃燒極限對燃燒過程有著重要的影響；隨著等熱值氫氣替代率的增大，低溫化學反應程度加強，