二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)非常規(guī)排放物的測(cè)試與數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，汽車代用燃料和新型發(fā)動(dòng)機(jī)的研究越來(lái)越受到重視。含氧清潔燃料二甲醚以其廣泛的來(lái)源、優(yōu)越的燃燒經(jīng)濟(jì)性和排放性能，被認(rèn)為是解決中國(guó)能源安全與環(huán)境保護(hù)的重要石油替代燃料。
　　 本文在廣泛研讀國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，首先對(duì)二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)的研究歷史和現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題及發(fā)展的趨勢(shì)進(jìn)行了綜述。以195直噴式柴油機(jī)作為原型機(jī)，建立了二甲醚直噴和進(jìn)氣道噴射的試驗(yàn)專用臺(tái)架。通過(guò)改變供油提前角、噴油器啟噴壓力、噴嘴伸出缸蓋

2、底面長(zhǎng)度、噴孔直徑，缸內(nèi)壓縮比、活塞縫隙容積以及進(jìn)氣溫度等發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)，測(cè)量了不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷條件下二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒性能和排放，并利用氣相色譜分析和傅立葉紅外光譜分析技術(shù)對(duì)非常規(guī)排放物甲醛、甲酸和甲酸甲酯的排放量進(jìn)行了重點(diǎn)測(cè)量分析。
　　 本研究在實(shí)機(jī)測(cè)試的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)非常規(guī)排放物的數(shù)值模擬研究。針對(duì)多維數(shù)值模擬目前仍受限于計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)DME燃燒化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的深入研究，建立了一個(gè)包含33

3、種組分、76步基元反應(yīng)的簡(jiǎn)化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。計(jì)算結(jié)果表明，該模型能夠在較寬的運(yùn)行范圍內(nèi)有效模擬HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程，較好地預(yù)測(cè)甲醛、甲酸和甲酸甲酯等重要產(chǎn)物的變化歷程。利用計(jì)算流體力學(xué)軟件建立了試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的二維軸對(duì)稱計(jì)算模型，并將其與本文提出的簡(jiǎn)化化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型相耦合，通過(guò)改變?nèi)伎债?dāng)量比、進(jìn)氣溫度、壓縮比和活塞縫隙容積等參數(shù)，對(duì)二甲醚HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和排放過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算，驗(yàn)證和分析了上述參數(shù)對(duì)二甲醚HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒性能的影