基于化學反應動力學的天然氣摻氫發(fā)動機均質(zhì)壓燃數(shù)值模擬.pdf

1、天然氣作為發(fā)動機的一種氣體代用燃料已基本普及，但其在著火、燃燒速率和污染物排放方面的相關研究仍顯不足。為此，本文以天然氣摻氫發(fā)動機為對象，開展基于化學反應動力學的天然氣摻氫發(fā)動機均質(zhì)壓燃數(shù)值模擬研究。
　　基于CHEMKIN軟件通過對天然氣燃燒詳細化學反應機理進行溫度和組分敏感性分析及其簡化，最后得出包含29種組分、60個基元反應的天然氣簡化機理并對其進行對比驗證。用此簡化機理建立了天然氣摻氫的燃燒機理，將模擬結果與定容燃燒彈模型

2、中試驗結果進行對比。
　　基于化學動力學建立了天然氣摻氫的均質(zhì)壓燃(HCCI)燃燒單區(qū)模型，分析了不同摻氫量對發(fā)動機燃燒和排放的影響，研究了當量比、進氣溫度、壓縮比和轉(zhuǎn)速等參數(shù)對發(fā)動機性能的影響，探討了不同廢氣再循環(huán)(EGR)率和循環(huán)廢氣組分對發(fā)動機性能的影響。結果表明：隨著摻氫比的增加，著火提前，NO排放由于燃燒速度和燃燒等容度的變化影響有先增加后減少的趨勢，摻氫會拓展發(fā)動機的失火界限。通過詳細機理對著火提前角分析發(fā)現(xiàn)：氫氣的加

3、入主要通過支鏈反應大量生成H基，從而對其他自由基濃度產(chǎn)生有利影響，造成著火提前。進氣溫度和壓縮比的提高都能使著火提前，轉(zhuǎn)速升高則著火推遲，高進氣溫度和轉(zhuǎn)速使燃燒持續(xù)期縮短，缸內(nèi)溫度和壓力峰值隨著當量比的增加而呈階梯式的增加趨勢，壓縮比、進氣溫度和當量比都對NO排放有促進影響。天然氣摻氫發(fā)動機較高的EGR率能降低缸內(nèi)燃燒溫度和壓力，減少NO排放。建立混合燃料發(fā)動機的HCCI燃燒運行區(qū)域，構造了天然氣-氫氣發(fā)動機關于NO排放的Φ-T圖，為發(fā)