二甲醚發(fā)動機燃燒過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、能源關(guān)系著一個國家的經(jīng)濟命脈。由于石油、天然氣等化石燃料屬不可再生資源，而且隨著汽車保有量的不斷增加，其排放的廢氣也己成為城市大氣的主要污染物之一，因此世界各國都在積極研究開發(fā)清潔高效的汽車替代燃料。二甲醚（Dimethyl Ether, DME）分子式為CH3OCH3，分子結(jié)構(gòu)中無C-C鍵，有利于減少燃燒生成的炭煙，同時沸點較低，有利于氣缸內(nèi)混合氣的形成，而且十六烷值比柴油高，發(fā)火性好。HCCI(Homogeneous Charge

2、Compression Ignition，均質(zhì)充量壓縮燃燒)是先向氣缸里注入非常均勻的空氣和燃料形成的混合氣，再通過活塞壓縮混合氣使之溫度升高到著火點時自行燃燒，因此可采用較大的壓縮比，有較高的熱效率。因此有必要對二甲醚HCCI發(fā)動機的工作過程作深入的研究。
　　 本文以ZS1100柴油機為原型，通過適當(dāng)改動，用CAD建立了三維發(fā)動機幾何模型，并在Gambit里進行網(wǎng)格劃分，之后在FLUENT里與用CHEMKIN建立的二甲醚簡化

3、機理相耦合，構(gòu)建了二甲醚HCCI發(fā)動機的三維計算流體動力學(xué)(Computational Fluid Dynamics． CFD)模型，并進行迭代求解來仿真計算，研究了二甲醚HCCI燃燒過程及不同運行參數(shù)對其燃燒特性的影響，研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　 1分析了該燃燒過程各個階段氣缸內(nèi)溫度、壓力、組分分數(shù)的情況。研究表明：二甲醚HCCI分為三個階段，即(1)低溫燃燒階段，主要是二甲醚脫H生成CH3OCH2,然后兩次加氧生成O2CH2

4、OCH2O2H。(2)負溫度系數(shù)階段，主要是CH2OCH2O2進行β裂解生成2分子HCHO和一分子OH。(3)高溫燃燒階段，主要反應(yīng)是HCHO逐步氧化生成CO2，同時生成NO，此時缸內(nèi)溫度及壓力均達到最大值。
　　 2分析了不同運行參數(shù)對二甲醚HCCI燃燒過程的影響。
　　 (1)進氣溫度的影響。隨著進氣溫度的升高，最高燃燒溫度隨之升高，但最大爆發(fā)壓力卻反而下降。而由于燃燒溫度的升高，NO生成量也增加。
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