基于化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的氨的均質(zhì)壓燃數(shù)值模擬.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步，人們越來越關(guān)注新能源在內(nèi)燃機(jī)中的新型燃燒方式。近年來，氨作為一種新型生物燃料正逐漸出現(xiàn)在研究者的視線中，被認(rèn)為是一種具有發(fā)展前途的替代燃料。氨作為內(nèi)燃機(jī)燃料的研究還處于初級階段，且主要是用實(shí)驗(yàn)的方法來進(jìn)行的研究。試驗(yàn)方法得到的氨燃料性能均是在特定條件下的結(jié)果，不能反映一般特征。利用氨燃燒反應(yīng)機(jī)理對其進(jìn)行均質(zhì)壓燃數(shù)值模擬可以得到氨燃料的一般特性，為氨燃料更好的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　本文以大型氣相動(dòng)力學(xué)軟件CHEMK

2、IN中的均質(zhì)壓燃內(nèi)燃機(jī)模型作為計(jì)算基礎(chǔ)，首先尋找合適的氨燃燒氧化機(jī)理與內(nèi)燃機(jī)模型進(jìn)行耦合，對計(jì)算得到的燃燒性能結(jié)果分析，得出氨燃燒性能的優(yōu)缺點(diǎn)，并分析氨的排放性能與燃燒氧化路徑。最后根據(jù)燃燒性能提出改進(jìn)措施，分析引燃燃料在燃燒過程中所起的作用。選取不同摩爾百分比的正庚烷進(jìn)行計(jì)算分析，對比結(jié)果得出不同比例的引燃燃料對著火時(shí)刻、壓縮比、進(jìn)氣溫度和排放物的影響。
　　通過分析氨燃料和內(nèi)燃機(jī)均質(zhì)壓燃燃燒方法的研究現(xiàn)狀，找出并對比不同研究者

3、得到的氨燃燒氧化機(jī)理，最終選用經(jīng)Catherine改善簡化后的Konnov機(jī)理，該機(jī)理包含19種化學(xué)組分和80個(gè)基元反應(yīng)。將機(jī)理與內(nèi)燃機(jī)模型耦合得到計(jì)算用的內(nèi)燃機(jī)模型，利用該模型計(jì)算出不同進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、壓縮比、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和過量空氣系數(shù)下的內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)溫度和缸內(nèi)壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，通過對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析得到氨燃料的燃燒性能。計(jì)算氮氧化合物在缸內(nèi)的含量隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，分析不同條件下的NH3的排放性能。同時(shí)，分析不同EGR率對

4、氨燃料燃燒與排放性能的影響。
　　通過分析燃燒性能發(fā)現(xiàn)氨燃料著火點(diǎn)較高，在壓燃式內(nèi)燃機(jī)中使用其作為燃料時(shí)需要較高的進(jìn)氣溫度和壓縮比，所以采取措施來改善氨燃料性能。在氨燃料中加入燃點(diǎn)較低的正庚烷作為引燃燃料，分析引燃燃料在氨燃料被壓燃時(shí)的引燃作用。在進(jìn)行模擬計(jì)算時(shí)首先要建立混合燃料的燃燒氧化機(jī)理，將其與內(nèi)燃機(jī)模型耦合，得到混合燃料的均質(zhì)壓燃燃燒模型。利用新的內(nèi)燃機(jī)模型計(jì)算加入不同百分比的引燃燃料后缸內(nèi)溫度、缸內(nèi)壓力和排放物隨曲軸轉(zhuǎn)角