正庚烷均質壓燃燃燒反應動力學數(shù)值模擬研究.pdf

1、均質充量壓燃(HCCI)燃燒技術是降低傳統(tǒng)內燃機排放，提高內燃機熱效率的重要技術措施之一，HCCI燃燒技術已經(jīng)引起了國內外學術界和工業(yè)界的高度關注，控制HCCI的著火過程，拓寬HCCI運行工況范圍是發(fā)動機實現(xiàn)HCCI燃燒模式的重點和難點。 本文以正庚烷為燃料，首先在單缸實驗發(fā)動機進行了正庚烷HCCI燃燒特性實驗研究，結果表明：正庚烷燃燒具有明顯的雙階段燃燒特點，隨著混合氣濃度減小，缸內壓力和缸內平均溫度都隨之降低，第二階段著火時

2、刻明顯后移。 本文利用CHEMKIN軟件對正庚烷均質壓燃燃燒反應的化學反應動力學過程進行了數(shù)值模擬研究，結果表明：正庚烷的燃燒過程由高溫反應和低溫反應兩個階段組成，高溫反應階段可分為藍焰反應和熱焰反應兩個階段。正庚烷氧化反應首先經(jīng)過脫氫反應，第一次加氧異構化后的第二次加氧是低溫反應的必經(jīng)途徑，其產(chǎn)物的兩次分解是低溫反應階段OH自由基的主要來源；藍焰反應階段主要是甲醛氧化成CO的過程，H2O2的熱分解是控制該階段反應最重要的基元反

3、應，也是OH自由基的主要來源；熱焰反應主要是CO氧化成CO2的過程，CO生成途徑是：低溫反應生成的甲醛(CH2O)脫氫生成HCO，HCO氧化生成CO，OH是CO氧化為CO2和正庚烷脫氫反應最重要的自由基。初始溫度和燃料濃度的改變都可以產(chǎn)生三種不同的燃燒過程，即發(fā)生完全燃燒反應、發(fā)生低溫反應和藍焰反應和僅發(fā)生低溫反應。不發(fā)生熱焰反應的關鍵是反應8H+O2=O+OH進行程度淺，不能生成足夠的OH自由基使CO氧化成CO2；藍焰反應也不發(fā)生而僅

4、發(fā)生低溫反應的關鍵是H2O2分解反應的進行程度淺，H2O2只有在缸內溫度達到1000K時才能快速分解，這就不能生成足夠的OH自由基使甲醛不能轉化成CO。 此外，作者在上述研究的基礎上，通過對正庚烷均質壓燃燃燒反應途徑分析和敏感性分析，構建了一個新的內燃機邊界條件下包括41個基元反應和35種物質的正庚烷均質壓燃簡化動力學模型。對簡化動力學進行有效性分析，結果表明：本文所提出的簡化動力學模型在著火時刻、缸內溫度和壓力的計算結果與詳細