無(wú)氮條件下柴油機(jī)燃燒過(guò)程的可視化研究.pdf

1、柴油機(jī)的熱效率較汽油機(jī)的高，被廣泛應(yīng)用于船舶動(dòng)力、發(fā)電、灌溉、車輛動(dòng)力等廣闊領(lǐng)域，但其應(yīng)用的同時(shí)也帶來(lái)了嚴(yán)重的大氣污染問(wèn)題，如何同時(shí)改善NOx和PM的排放成為一個(gè)技術(shù)性難題。本文從改善燃燒降低排放的目標(biāo)出發(fā)，課題組提出了無(wú)氮(O2/CO2)燃燒技術(shù)，運(yùn)用光學(xué)可視化研究手段，研究了在無(wú)氮進(jìn)氣和常規(guī)進(jìn)氣環(huán)境下柴油機(jī)燃燒過(guò)程和溫度場(chǎng)分布的規(guī)律。
　　 本文在原有光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)ZS195裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套常規(guī)和無(wú)氮進(jìn)氣切換的進(jìn)氣系統(tǒng)。

2、試驗(yàn)中選定了65％O2+35％CO2的無(wú)氮進(jìn)氣工況，同步測(cè)試和拍攝了缸內(nèi)壓力、曲軸轉(zhuǎn)角和燃燒火焰圖片，分析了在無(wú)氮進(jìn)氣環(huán)境下柴油機(jī)燃燒過(guò)程和溫度場(chǎng)分布情況，并與常規(guī)進(jìn)氣條件下缸內(nèi)燃燒過(guò)程進(jìn)行了對(duì)比研究。
　　 研究結(jié)果表明:無(wú)氮進(jìn)氣時(shí)缸內(nèi)平均指示壓力比常規(guī)進(jìn)氣時(shí)高54.16％，指示功高54.17％，指示效率高60.59％，指示燃油消耗率低37.73％;無(wú)氮進(jìn)氣時(shí)缸內(nèi)工作比常規(guī)進(jìn)氣時(shí)更加柔和，其缸內(nèi)最大壓力升高率比常規(guī)進(jìn)氣時(shí)低35

3、.42％;無(wú)氮進(jìn)氣時(shí)燃料燃燒充分，放熱量大，其最大放熱率比常規(guī)進(jìn)氣時(shí)高4.39％;無(wú)氮進(jìn)氣和常規(guī)進(jìn)氣時(shí)缸內(nèi)的最高溫度相差不大，無(wú)氮進(jìn)氣缸內(nèi)最高溫度比常規(guī)進(jìn)氣低15℃左右;無(wú)氮進(jìn)氣時(shí)缸內(nèi)燃燒火焰擴(kuò)散傳播速度比常規(guī)進(jìn)氣燃燒時(shí)高50％左右。
　　 利用FIRE軟件中ESE模塊，建立了光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)ZS195缸內(nèi)工作過(guò)程模型，在無(wú)氮進(jìn)氣條件下，對(duì)光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)ZS195的燃燒過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬計(jì)算結(jié)果表明:無(wú)氮環(huán)境下，氧氣濃度超過(guò)60％時(shí)