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二甲醚发动机燃烧过程数值模拟研究
| 论文题名： | 二甲醚发动机燃烧过程数值模拟研究 |
| 关键词： | 二甲醚发动机;均质压缩燃烧;柴油机;燃空当量比;热效率;数值模拟 |
| 摘要： | 能源关系着一个国家的经济命脉。由于石油、天然气等化石燃料属不可再生资源，而且随着汽车保有量的不断增加，其排放的废气也己成为城市大气的主要污染物之一，因此世界各国都在积极研究开发清洁高效的汽车替代燃料。二甲醚（Dimethyl Ether, DME）分子式为CH3OCH3，分子结构中无C-C键，有利于减少燃烧生成的炭烟，同时沸点较低，有利于气缸内混合气的形成，而且十六烷值比柴油高，发火性好。HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition，均质充量压缩燃烧)是先向气缸里注入非常均匀的空气和燃料形成的混合气，再通过活塞压缩混合气使之温度升高到着火点时自行燃烧，因此可采用较大的压缩比，有较高的热效率。因此有必要对二甲醚HCCI发动机的工作过程作深入的研究。 本文以ZS1100柴油机为原型，通过适当改动，用CAD建立了三维发动机几何模型，并在Gambit里进行网格划分，之后在FLUENT里与用CHEMKIN建立的二甲醚简化机理相耦合，构建了二甲醚HCCI发动机的三维计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics． CFD)模型，并进行迭代求解来仿真计算，研究了二甲醚HCCI燃烧过程及不同运行参数对其燃烧特性的影响，研究内容及结论如下： 1分析了该燃烧过程各个阶段气缸内温度、压力、组分分数的情况。研究表明：二甲醚HCCI分为三个阶段，即(1)低温燃烧阶段，主要是二甲醚脱H生成CH3OCH2,然后两次加氧生成O2CH2OCH2O2H。(2)负温度系数阶段，主要是CH2OCH2O2进行β裂解生成2分子HCHO和一分子OH。(3)高温燃烧阶段，主要反应是HCHO逐步氧化生成CO2，同时生成NO，此时缸内温度及压力均达到最大值。 2分析了不同运行参数对二甲醚HCCI燃烧过程的影响。 (1)进气温度的影响。随着进气温度的升高，最高燃烧温度随之升高，但最大爆发压力却反而下降。而由于燃烧温度的升高，NO生成量也增加。 (2)燃空当量比的影响。燃空当量比增大后，最高燃烧温度和最大爆发压力均显著升高，NO排放量也增加。 (3)压缩比的影响。随着压缩比的增大，最高燃烧温度和最大爆发压力都随之升高，导致NO排放也随之增加。 (4)转速的影响。转速初始增加时，最高燃烧温度和最大爆发压力都明显上升，但之后转速继续增加时，对二者的影响则越来越小。 |
| 作者： | 陈兵 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 魏远文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西华大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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