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柴油机燃用二甲醚/非标重柴油的燃烧仿真研究
| 论文题名： | 柴油机燃用二甲醚/非标重柴油的燃烧仿真研究 |
| 关键词： | 柴油机;二甲醚;非标重柴油;混合燃料;燃烧仿真 |
| 摘要： | 车用柴油机燃用二甲醚可以降低NOx的排放，实现无烟燃烧，但由于二甲醚液态粘度极低，容易出现供油系统柱塞偶件卡死、磨损及二甲醚泄漏等问题。在二甲醚中掺混不同比例的低质非标重柴油，不仅可以解决上述问题，同时还可以提高石油产品品质的利用率，获得明显的经济效益。 本文首先测定了二甲醚/非标重柴油混合燃料D30的理化特性，对柴油机供油系统进行改造后，燃用D30混合燃料进行台架试验。借助试验数据和柴油机的结构参数，在FIRE软件中建立4100QBZL柴油机仿真模型，通过模拟结果与试验结果的对比分析，验证模型的正确性，并详细展示了D30混合燃料的喷雾流场和排放物浓度场。研究表明:D30混合燃料的喷雾贯穿距较小、喷雾流速较高，燃油液滴蒸发速度快，有利于混合气地快速形成。在膨胀冲程中由于缸内速度梯度较大，促使扩散燃烧速度加快，同时燃用D30混合燃料有降低缸内最高温度、Soot和Nox排放的作用。 在此基础上，利用4100QBzL柴油机仿真模型，对高比例二甲醚/非标重柴油混合燃料D70、D80和D90进行模拟计算。对三种混合燃料与0＃柴油在缸内平均压力、平均温度及排放物的质量分数等方面的变化规律进行了研究，并着重分析了缸内燃料浓度场与排放物浓度场的分布。结果表明: 三种混合燃料缸内爆发压力的峰值和缸内平均温度较0＃柴油小幅降低，但生成的Nox质量分数大幅下降且Soot的终值几乎为零。由缸内燃料浓度场和排放物浓度场的分布可知，随着二甲醚掺混比例的增加，喷注稀混区和喷注前锋的直径变大，燃油均匀分布于燃烧室，改善了缸内的雾化状况。 同时缸内高温区域及NOx、Soot的生成区域与0＃柴油均不相同。 本文最后研究了喷油提前角及喷油持续期对高比例二甲醚/非标重柴油燃烧过程的影响。结果表明:喷油提前角的增大，使缸内最高燃烧压力、缸内温度及NOx的质量分数增加，但soot的终值有所降低，而喷油持续期对燃烧过程的影响与此相反。 |
| 作者： | 王娜 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 王铁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 太原理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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