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二甲醚均质压燃燃烧的试验和模拟研究
| 论文题名： | 二甲醚均质压燃燃烧的试验和模拟研究 |
| 关键词： | 均质压燃;二甲醚;数值模拟;尾气排放;燃烧控制 |
| 摘要： | 能源与环保是当今世界发展的两大主题，汽车行业的迅猛发展不仅加快了地球有限能源的消耗也造成了环境的严重污染。为了缓解能源压力，降低汽车尾气排放污染，内燃机工作者致力于高效、低污染燃烧技术的研究，其中均质压燃(HCCI)燃烧技术由于可以同时实现高的热效率和超低的碳烟及NO<,x>排放，随着排放法规的日益严格，HCCI燃烧方式成为当前研究的热点问题之一。目前HCCI发动机还存在着火时刻难以控制、运行工况范围较窄、碳氢(HC)和一氧化碳(CO)的排放较高和冷启动困难等问题。 本文从试验和模拟两个方面系统介绍了当前国内外均质压燃技术的发展状况，并建立了一套均质压燃发动机的试验平台。在对试验所用的4100QB-1A四缸发动机的进气系统进行改造，实现了均质压燃燃烧，并对缸内压力和排放情况进行了测试，试验表明，二甲醚HCCI燃烧具有明显的两阶段放热特性，第一阶段为二甲醚的低温反应阶段，第二阶段为二甲醚的高温反应阶段，随着进气温度的升高，低温和高温着火正时提前，燃烧持续期缩短，二甲醚HCCI燃烧几乎无碳烟排放，NO<,x>排放很低，CO和HC排放较高。本文利用已建立的单区模型和已建立的二甲醚氧化反应机理，针对二甲醚HCCI燃烧试验工况进行数值模拟研究，将计算结果与试验结果对比，验证计算方法的可靠性，并且采用模拟计算的方法仔细分析了不同压缩比和EGR对二甲醚HCCI燃烧特性的影响。模拟结果表明，随着压缩比增大时，缸内温度升高，着火时刻逐渐提前，缸内温度和压力均有所增大，燃烧持续期逐渐缩短，此时平均指示压力先增大后减小，而采用EGR技术是一种非常有效的HCCI燃烧控制措施。 此外，本文通过对二甲醚氧化的详细化学反应动力学机理的反应流分析，获得二甲醚化学反应动力学的简化机理，并将二甲醚HCI的简化模型和其详细机理模型进行对比研究。模拟结果表明：简化模型在对着火时刻、燃烧放热率、缸内压力峰值和温度峰值计算结果与详细机理模型基本一致，简化机理对变初始温度、变混合气浓度、变初始压力和不同发动机转速有较好的预测能力，可应用于模拟二甲醚HCI的燃烧过程。 |
| 作者： | 刘成 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 颜伏伍;罗马吉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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