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二甲醚清洁燃料均质压燃燃烧数值模拟研究
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学校代码:10248
上海交通大学继续教育学院
二O一五年六月
毕业论文声明
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作者签名:日期: 二甲醚清洁燃料均质压燃燃烧数值模拟研究
摘 要
均质充量压缩着火(HCCI)NOx和碳烟排放.此外HCCI燃烧的一个显着特点是燃料的着火时刻和燃烧过程主要受化学动力学控制,基于这个特点,发动机结构参数和工况的改变将显着地影响着HCCI发动机的着火和燃烧过程.本文以新型发动机代用燃料二甲醚(DME)HCCI发动机燃用DME的着火和燃烧过程进行了研究.研究采用由美国LawrenceLivermore国家实验室提出的DME详细化学动力学反应机理及其开发的HCT化学动力学程序,且DME的详细氧化机理包括399个基元反应,涉及79个组分.为考虑壁面传热的影响,在HCT程序中增加了壁面传热子模型.采用该方法研究了压缩比,燃空当量比,进气充量加热,发动机转速,EGR和燃料添加剂等因素对HCCI着火和燃烧的影响.结果表明,DME的HCCI燃烧过程有明显的低温反应放热和高温反应放热两阶段,增大压缩比,燃空当量比,提高进气充量温度,添加H2O2,H2,CO使着火提前,提高发动机转速,采用冷却EGR,添加CH4,CH3OH使着火滞后.
关键字:均质充量压缩着火,化学动力学,数值模拟,二甲醚,EGR,燃料添加剂
NUMERICALSIMULATIONOFHOMOGENEOUS
CHARGECOMPRESSIONIGNITIONCOMBUSTION
FUELEDWITHDIMETHYLETHER
ABSTRACT
HCCI(HomogenousChargeCompressionIgnition)bustionhasadvantagesintermsofefficiencyandreducedemission.HCCIbustioncannotonlyensureboththehigheconomicanddynamicqualityoftheengine,butalsoefficientlyreducetheNOxandokeemission.Moreover,oneoftheremarkablecharacteristicsofHCCIbustionisthattheignitionandbustionprocessarecontrolledbythechemicalkiics,sotheHCCIignitiontimecanvarysignificantlywiththechangesofengineconfigurationparametersandoperatingconditions.InthisworknumericalschemefortheignitionandbustionprocessofDMEhomogeneouschargepressionignitionisstudied.ThedetailedreactionmechaniofDMEproposedbyAmericanLawrenceLivermoreNationalLaboratory(LLNL)andtheHCTchemicalkiicscodedevelopedbyLLNLareusedtoinvestigatetheignitionandbustionprocessesofanHCCIenginefueledwithDME.ThenewkiicmechaniforDMEconsistsof79speciesand399reactions.Toconsidertheeffectofwallheattraner,awallheattranermodelisaddedintotheHCTcode.Bythiethod,theeffectsofthepressionratio,thefuel-airequivalenceratio,theintakechargeheating,theenginespeed,EGRandfueladditiveontheHCCIignitionandbustionarestudied.TheresultsshowthattheHCCIbustionfueledwithDMEconsistsofalowtemperaturereactionheatreleaseperiodandahightemperaturereactionheatreleaseperiod.Itisalsofoundedthatincreasingthepressionration,theequivalenceratio,theintakechargetemperatureandthecontentofH2O2,H2orCOcauseadvancedignitiontiming.Increasingtheenginespeed,adoptionofcoldEGRandthecontentofCH4orCH3OHwilldelaytheignitiontiming.
Keywords:HCCI,chemicalkiics,numericalsimulation,DME,EGR,fueladditive
目录
绪论----------------------------------------------------------------------------------------------1
引言-----------------------------------------------------------------------------------------------1
HCCI的数值模拟研究现状------------------------------------------------------------------1
1.2.1HCCI数值模拟模型---------------------------------------------------------------------1
-------------------------------------------------------------------
DME均质充量压燃着火的数值模拟方法------------------------------------------------2
2.1二级标题-----------------------------------------------------------------------------------------2
2.1.1标题----------------------------------------------------------------------------------2
-------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------
第五章结论----------------------------------------------------------------------------------------------4
30340;数值模拟研究现状HCCI发动机的着火与燃烧过程与传统的火花塞点火式和压燃式发动机有着本质的区别,在HCCI发动机的着火燃烧过程中,燃料的化学反应动力学起着至关重要的作用.因此,相对于传统发动机数值模拟研究主要侧重于湍流混合与燃烧模型而言,HCCI发动机燃烧模拟的焦点主要集中在燃料的反应机理和化学动力学模型上.
1.2.1HCCI数值模拟模型
目前HCCI数值模拟研究主要集中在单区,多区和多维模型上[2].本节将从这三方面分别予以介绍:
(1)单区模型
等等等等等等等等等等等等等
(2)双区和多区模型
等等等等等等等等等等等等等
(3)多维模型
等等等等等等等等等等等等等
第二章DME均质充量压燃着火的数值模拟方法
2.1二级标题
内容
2.1.1标题
内容
(2-1)
(2-2)
表2-1选取组分的热力学性质
组分Hf(kcal/mol)Sf(kcal/mol)Cp(kcal/mol)A1
A2
A3100
100
100
续表2-1
组分Hf(kcal/mol)Sf(kcal/mol)Cp(kcal/mol)A4
A5
A6
A7
A8100
100
100
图2-1气缸压力随曲轴转角变化的曲线 第五章结论
内容