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乙醇HCCI发动机燃烧与排放物生成机理的研究
| 论文题名： | 乙醇HCCI发动机燃烧与排放物生成机理的研究 |
| 关键词： | 乙醇发动机;燃烧性能;排放性能;非常规排放物;生成机理 |
| 摘要： | 能源短缺，环境污染，排放法规日益严格，柴油机的可持续发展面临严峻考验。近年来，对发动机清洁代用燃料和新型燃烧方式的研究越来越重视，其中乙醇作为一种可再生含氧生物燃料，被认为是一种比较有前景的代用燃料，乙醇HCCI发动机以其良好的燃烧和排放性能得到了广泛的研究，但是目前还存在一些问题，如着火时刻难以控制、运行工况范围较窄、碳氢(HC)和一氧化碳(CO)的排放较高，而且还会生成甲醛、乙醛等非常规排放物。 本文首先对乙醇HCCI发动机的研究现状、存在的问题以及数值模拟计算进行了综述。根据美国Lawrence Livermore实验室提出的乙醇详细化学反应动力学机理，对乙醇氧化消耗的主要途径以及重要中间产物的生成与消耗进行了详细分析。在乙醇详细化学动力学机理分析的基础上，基于CHEMKIN程序，采用敏感性分析和反应速率分析方法，建立了简化的乙醇燃烧反应机理，由此构建了乙醇HCCI燃烧反应动力学简化模型，该简化模型包括33种物质和52个基元反应。并将简化模型和其详细机理模型进行对比研究，计算结果表明，该简化模型与详细模型具有较好的一致性，能够在较大的初始条件范围内有效模拟HCCI发动机的工作过程，并且能预测甲醛、乙醛等非常规排放物的变化历程以及CO、NO的排放，较详细化学反应动力学机理能大幅降低计算成本，为化学反应动力学模型与多维CFD模型相耦合的模拟计算提供了可行的途径。 利用计算流体力学软件建立了发动机三维计算模型，并将其与本文提出的乙醇简化动力学模型相耦合，对乙醇发动机HCCI燃烧过程和排放特性进行了模拟计算，对乙醇均质压燃燃烧过程和主要排放物HC、CO、NO以及甲醛、乙醛等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率等不同初始条件对燃烧过程和排放物的影响，为进一步扩展均质压燃燃烧的运行范围，有效改善乙醇HCCI发动机燃烧及排放性能提供了理论基础。 |
| 作者： | 张素英 |
| 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： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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