正庚烷均質(zhì)壓燃燃燒反應(yīng)動力學(xué)數(shù)值模擬研究.pdf

1、均質(zhì)充量壓燃(HCCI)燃燒技術(shù)是降低傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)排放，提高內(nèi)燃機(jī)熱效率的重要技術(shù)措施之一，HCCI燃燒技術(shù)已經(jīng)引起了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度關(guān)注，控制HCCI的著火過程，拓寬HCCI運(yùn)行工況范圍是發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)HCCI燃燒模式的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 本文以正庚烷為燃料，首先在單缸實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)進(jìn)行了正庚烷HCCI燃燒特性實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明：正庚烷燃燒具有明顯的雙階段燃燒特點(diǎn)，隨著混合氣濃度減小，缸內(nèi)壓力和缸內(nèi)平均溫度都隨之降低，第二階段著火時

2、刻明顯后移。 本文利用CHEMKIN軟件對正庚烷均質(zhì)壓燃燃燒反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，結(jié)果表明：正庚烷的燃燒過程由高溫反應(yīng)和低溫反應(yīng)兩個階段組成，高溫反應(yīng)階段可分為藍(lán)焰反應(yīng)和熱焰反應(yīng)兩個階段。正庚烷氧化反應(yīng)首先經(jīng)過脫氫反應(yīng)，第一次加氧異構(gòu)化后的第二次加氧是低溫反應(yīng)的必經(jīng)途徑，其產(chǎn)物的兩次分解是低溫反應(yīng)階段OH自由基的主要來源；藍(lán)焰反應(yīng)階段主要是甲醛氧化成CO的過程，H2O2的熱分解是控制該階段反應(yīng)最重要的基元反

3、應(yīng)，也是OH自由基的主要來源；熱焰反應(yīng)主要是CO氧化成CO2的過程，CO生成途徑是：低溫反應(yīng)生成的甲醛(CH2O)脫氫生成HCO，HCO氧化生成CO，OH是CO氧化為CO2和正庚烷脫氫反應(yīng)最重要的自由基。初始溫度和燃料濃度的改變都可以產(chǎn)生三種不同的燃燒過程，即發(fā)生完全燃燒反應(yīng)、發(fā)生低溫反應(yīng)和藍(lán)焰反應(yīng)和僅發(fā)生低溫反應(yīng)。不發(fā)生熱焰反應(yīng)的關(guān)鍵是反應(yīng)8H+O2=O+OH進(jìn)行程度淺，不能生成足夠的OH自由基使CO氧化成CO2；藍(lán)焰反應(yīng)也不發(fā)生而僅

4、發(fā)生低溫反應(yīng)的關(guān)鍵是H2O2分解反應(yīng)的進(jìn)行程度淺，H2O2只有在缸內(nèi)溫度達(dá)到1000K時才能快速分解，這就不能生成足夠的OH自由基使甲醛不能轉(zhuǎn)化成CO。 此外，作者在上述研究的基礎(chǔ)上，通過對正庚烷均質(zhì)壓燃燃燒反應(yīng)途徑分析和敏感性分析，構(gòu)建了一個新的內(nèi)燃機(jī)邊界條件下包括41個基元反應(yīng)和35種物質(zhì)的正庚烷均質(zhì)壓燃簡化動力學(xué)模型。對簡化動力學(xué)進(jìn)行有效性分析，結(jié)果表明：本文所提出的簡化動力學(xué)模型在著火時刻、缸內(nèi)溫度和壓力的計算結(jié)果與詳細(xì)