二甲基醚-甲醇雙燃料均質壓燃燃燒機理多維數(shù)值研究.pdf

1、均質壓燃(HCCI)可實現(xiàn)內燃機高效、低污染燃燒,是滿足未來更嚴格排放法規(guī)的重要燃燒新技術,近幾年引起了國內外的高度關注. 本文在發(fā)展了二甲基醚(DME)和二甲基醚/甲醇雙燃料HCCI簡化動力學模型的基礎上,應用多維流體力學模型與簡化動力學模型耦合計算,研究了二甲基醚單一燃料、二甲基醚/甲醇雙燃料HCCI燃燒反應過程及有害排放物生成機理. 計算結果表明,多維模型和零維模型對低溫放熱時刻預測基本一致；但對高溫放熱,由于多維

2、模型考慮了缸內流動和缸壁傳熱,多維模型模擬結果比零維模型推遲,燃燒放熱率峰值降低,與實測結果更為吻合.缸內溫度變化歷程分析表明,缸內溫度隨著燃燒的進行,從不均勻逐步發(fā)展到均勻,同時低溫反應和高溫反應并不是在燃燒室內部同時發(fā)生,而是在燃燒室局部先發(fā)生,然后發(fā)展到整個缸內；雙燃料不僅改變DME反應途徑,也改變了燃燒反應開始區(qū)域,DME單一燃料低溫反應開始于活塞表面附近及壓縮余隙區(qū)域,高溫反應開始于燃燒室內較大的區(qū)域；雙燃料準低溫反應開始于燃

3、燒室內較大的區(qū)域,高溫反應開始于氣缸軸線附近的核心區(qū)域,在雙燃料中DME和甲醇幾乎同時經(jīng)歷單階段氧化過程.排放分析結果表明,HCCI主要的未燃碳氫排放是未燃燃料和甲醛(CH<,2>O),而且未燃燃料占有很大比例,主要來源于殘留在氣缸側隙中的燃料,這是HCCI燃燒效率低的主要原因；相對純二甲基醚燃燒過程,雙燃料未燃碳氫中未燃燃料占總未燃碳氫比例更大.DME燃燒過程中,未燃料燃料主要來源于側隙的下部,CH<,2>O排放主要生成于側隙的中部,

4、CO排放來源于氣缸壁和側隙上部；雙燃料燃燒過程中,未燃燃料主要來源于氣缸側隙,CH<,2>O排放主要生成于氣缸壁附近,CO排放主要生成在活塞頂面,氣缸側隙內CH<,2>O和CO生成量量很少. 不同初始條件對HCCI排放生成影響研究結果表明,隨著當量燃空比的減小,未燃碳氫和一氧化碳的排放上升,但當燃料濃度很小時,CO排放反而降低.雙燃料中,隨二甲基醚比例減小,未燃燃料和總碳氫排放增加,CO排放上升,但二甲基醚比例很小時,CO排放反