汽油燃料替代混合物低溫燃燒機(jī)理數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、本文以簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型耦合三維CFD(FIRE)數(shù)值模擬為主要手段，通過(guò)結(jié)合試驗(yàn)研究，對(duì)汽油燃料缸內(nèi)直噴 PPC燃燒模式的燃燒機(jī)理進(jìn)行了研究，詳細(xì)分析了汽油替代燃料組分的氧化過(guò)程以及有害排放物生成的詳細(xì)細(xì)節(jié)。
　　本文首先使用不同汽油替代混合物包括PRF87、PRF93、TRF25和TRF+二異丁烯，與真實(shí)的汽油進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)研究，其進(jìn)氣氧濃度從0％變化到發(fā)動(dòng)機(jī)失火，并詳細(xì)對(duì)比了汽油及四種替代燃料在不同負(fù)荷和EGR率下的著火滯燃期、

2、主燃燒相位以及主要排放物。結(jié)果表明，PRF87和PRF93的燃燒和排放特性都不能與真實(shí)汽油相匹配，在中等負(fù)荷時(shí)，TRF25的特性與汽油燃料匹配得較好；但在小負(fù)荷下工況并不吻合。TRF/二異丁烯的燃燒和排放特性能與汽油較好地吻合，可以在汽油PPC燃燒模式下作為汽油替代燃料來(lái)使用。
　　我們進(jìn)一步以TRF+二異丁烯為對(duì)象，構(gòu)建了該替代燃料混合物的半詳細(xì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。該模型以正庚烷和異辛烷的骨干機(jī)理為藍(lán)本，并添加進(jìn)了甲苯和二異丁烯的詳

3、細(xì)反應(yīng)機(jī)理。我們還借助了量子化學(xué)模擬的手段對(duì)甲苯和二異丁烯的某些重要反應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算，更新和完善了部分的反應(yīng)速率參數(shù)。另外機(jī)理中系統(tǒng)地考慮了燃料組分間的交叉反應(yīng)。最終獲得了一個(gè)由473種物質(zhì)，1267個(gè)反應(yīng)組成的半詳細(xì)動(dòng)力學(xué)機(jī)理，并將該機(jī)理和激波管、層流燃燒火焰和HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，總體上取得了比較滿(mǎn)意的校正結(jié)果。
　　我們又開(kāi)發(fā)了一種集合了多種常用簡(jiǎn)化方法的動(dòng)態(tài)的機(jī)理簡(jiǎn)化策略，并利用該策略將構(gòu)建的TRF+二異丁烯半

4、詳細(xì)機(jī)理簡(jiǎn)化成了由92種組分和309個(gè)反應(yīng)構(gòu)成的簡(jiǎn)化機(jī)理，并將該機(jī)理的預(yù)測(cè)性能與原半詳細(xì)機(jī)理以及激波管、層流燃燒火焰和HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明：該簡(jiǎn)化機(jī)理不僅在一個(gè)較為寬廣的溫度、壓力和當(dāng)量比范圍很好地預(yù)測(cè)了燃料的自燃著火和熄火性能并且也很好地預(yù)測(cè)了Fuel-b在不同溫度下層流燃燒速度隨當(dāng)量比的變化趨勢(shì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　最后，本文將該簡(jiǎn)化機(jī)理與三維CFD流體力學(xué)代碼相耦合，并以EGR率為20%的試驗(yàn)工況為例，

5、對(duì)汽油缸內(nèi)直噴 PPC燃燒過(guò)程以及有害排放物的生成過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，結(jié)果表明：在正庚烷的氧化過(guò)程中出現(xiàn)了OC7H13O2H相對(duì)于C7H15-1、C7H15OO和C7H14OOH在反應(yīng)時(shí)序上的滯后，這是由于出現(xiàn)了“負(fù)溫度系數(shù)”現(xiàn)象的干擾，即第一次加氧產(chǎn)物的裂解和二次加氧過(guò)程之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。甲苯首先發(fā)生脫氫反應(yīng)形成芐基，由于芐基的反應(yīng)活性低且脫氫過(guò)程消耗了很多自由基，導(dǎo)致整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的氧化變慢。二異丁烯主要?jiǎng)t是通過(guò)脫氫反應(yīng)首先生成JC