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液化石油气HCCI发动机燃烧与排放物生成机理的研究
| 论文题名： | 液化石油气HCCI发动机燃烧与排放物生成机理的研究 |
| 关键词： | 液化石油气;数值模拟;均质压燃;化学反应机理;排放物;生成机理 |
| 摘要： | 越来越高的燃油经济性指标和严格的排放法规要求，促使世界各国都在积极研究开发清洁高效的汽车替代燃料。车用液化石油气以其良好的经济性、低排放和抗爆性，成为重要车用代用燃料之一，并得到了广泛研究。均质压燃着火(HCCI)燃烧概念给出了实现内燃机高效、低污染的新途径，是目前国际内燃机界研究的热点。 为了解决液化石油气化学动力学模型与三维CFD软件耦合时，巨大的计算量和对计算机资源的过高要求问题，需要对液化石油气化学动力学模型进行简化。本文首先对液化石油气发动机的研究现状、存在的问题以及数值模拟计算进行了分析。使用相关文献资料和美国Lawrence Livernore国家实验室公布的数据，构建了液化石油气HCCI详细化学反应机理。基于大型化学反应动力学软件CHEMKIN，建立了液化石油气HCCI燃烧模型，用来模拟液化石油气HCCI发动机缸内的燃烧情况。在上述研究的基础上，通过对液化石油气均质压燃燃烧反应途径分析和敏感性分析，构建了一个包括98个基元反应和37种物质的液化石油气均质压燃简化动力学模型。对简化动力学模型进行有效性分析，结果表明：本文所提出的简化动力学模型在着火时刻、缸内温度和压力、NO和CO排放的计算结果与详细动力学模型基本一致。 利用计算流体力学软件Fluent建立了发动机三维计算模型，并将其与本文提出的液化石油气简化动力学模型相耦合，对液化石油气HCCI燃烧过程和排放特性进行了模拟计算分析，对液化石油气均质压燃燃烧过程和主要排放物HC、CO、NO以及甲醛非常规排放物随曲轴转角变化的历程进行了预测分析。并分别讨论了当量燃空比、EGR率、压缩比等不同初始条件对燃烧过程和排放物的影响，发现采用EGR可以有效降低NO排放；进气温度、进气压力、燃空当量比的增加可以降低UHC量；而EGR和增加燃空当量比可以降低CH2O排放。为进一步扩展均质压燃燃烧的运行范围，有效改善液化石油气HCCI发动机燃烧及排放性能提供了理论基础。 |
| 作者： | 姜涛 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 肖合林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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